大爆炸核合成

宇宙的氢和氦从哪里来？恒星锻造碳、铁这类重元素，但恒星无法解释为何宇宙绝大部分是两种最轻的元素、且配比非常特定——又为何这个配比在我们所见之处处处相同。大爆炸核合成就是答案：在大爆炸后最初的几分钟里，整个宇宙化作一座核熔炉，从原始的质子和中子里烹制出最轻的原子核。

时机非常精确。在最初的一秒里，宇宙热到任何原子核都无法存活——它是一锅自由质子、中子和其他粒子的汤。随着它膨胀变冷，在开始后约一到二十分钟之间，温度穿过一扇狭窄的窗口，质子和中子得以聚变并黏合。在那短暂的窗口里，大多数中子被锁进了氦，造就一个按质量计约75%氢、25%氦的宇宙，外加微量的氘（重氢）和一点点锂。约二十分钟后，膨胀已把一切冷却、稀释得太过，聚变无法继续，这些原初丰度就此冻结。更重的元素那时无法形成；它们得等恒星。

大爆炸核合成是大爆炸的三大证据支柱之一，也是这个理论一项惊人的成功。被预言的丰度——25%的氦、特定微量的氘——与我们在宇宙中最原始、最少经恒星加工的气体里测到的相符，精度达到小数点后好几位。这种吻合还称量了宇宙的普通物质：测得的氘量钉死了正常（重子）物质有多少，而结果远不足以充当宇宙的暗物质，这是暗物质属于某种奇异之物的一个早期且独立的暗示。唯一恼人的谜是锂，那里预言与观测仍不一致——一个诚实的待解问题。