為什麼鐵元素是聚變和裂變的終極元素？

01-07

最重要的是為什麼是鐵而不是其他的元素呢？

所有原子核都有binding energy，這個能量是一個負數，表示一個核子需要這麼多的能量才能逃離這個原子核。原子核發生聚變和裂變的目的都是為了減少自身的能量儲備，因為低能量級比高能量低更穩定。鐵之前的元素的binding energy/nucleon隨質子數的增長而增長，鐵之後的元素則隨質子數的增長而下降，所以在鐵裡面每個核子具有最多的binding energy。由於這個能量是負數，高的binding energy意味著更低的能量級，所以鐵之前的元素會發生聚變來降低自身能量，而鐵之後的元素會發生裂變。鐵由於具有最緊密的原子核，無法通過聚變或裂變來釋放能量，所以成了終極產物

同 @claudia yun，鐵聚變或裂變需要吸收能量，而不是釋放能量，並且吸收的能量比聚變成鐵的能量要高得多，只有超新星爆發瞬間能夠提供這樣的能量，產生比鐵重的元素..

關於這個疑問的最早記憶是來自國產官方科教大片《宇宙與人》中，裡面清楚的表達出恆星演化在質量合適的前提下最後將進入並終結於鐵聚變反應中，之後是一場被稱為超新星爆發的過程，並會壓出更重的元素來，恆星系中的絕大多數物質如各種行星衛星彗星等都源於這一大爆發。本人的觀點是，片中敢這樣理直氣壯地說，肯定有證據來支持，證據又無非來自天文觀測，也就是說，雖然我們沒有活數十億年那麼長，但是通過對絕大多數超新星爆發前的恆星的觀測發現，沒有活到能合成比鐵更重元素的階段，然後作為公理式的規律保留下來。另一方面，理論支持的話，鐵元素雖然只是百餘種元素中的一種而已，看上去與其他的並列的關係，但其實遇到特定條件里，它的特殊性質就會體現出來，其中就有這樣難以支撐恆星進一步合成元素這一點，換句話說，如果人造了一個恆星，內部放上鈾核，可能也撐不了那顆恆星。當然這絕對是一個值得挖掘的問題

如果把元素周期表所有元素所含能量畫成連續的曲線圖的話,Fe是波谷.Fe是元素最穩定的.