自宇宙诞生以来，元素的起源一直是科学界的焦点话题。尤其是铁元素之后的重元素如何在宇宙中诞生，一直是天体物理学和核物理学研究中的难题。如今，位于美国密歇根州东兰辛的生命稀有同位素加速器设施（Facility for Rare Isotope Beams，简称FRIB）通过一系列高能实验正在逼近这一谜题的真相，让我们对恒星内部锻造重原子的过程有了前所未有的认识。宇宙的化学进化始于大爆炸后最初的微妙粒子湍流，经过数十亿年的演变，氢、氦及锂等轻元素诞生，随着第一批恒星的形成，宇宙开始逐渐富集重元素。恒星通过核聚变将轻元素融合成更重的元素，释放巨大能量。然而，核聚变过程在铁元素附近发生转折，因为铁核的融合不再释放能量，导致恒星核心坍缩，引发超新星爆炸。
铁之后的元素，如锌、铅、钡和贵金属金、铂等重元素的生成机制则更加错综复杂。自20世纪50年代以来，科学家提出中子俘获过程是重元素形成的关键路径，包括慢速中子俘获（s过程）和快速中子俘获（r过程）。慢速过程多发生在衰老的红巨星中，周期性俘获中子并经历贝塔衰变，造就了稳定的重元素。而快速过程则需要极端环境，例如中子星碰撞所产生的高密度中子流，能够在极短时间内使原子核迅速增重。这两种过程虽然能解释多种观测到的元素丰度，但对某些古老且金属贫乏的恒星谱系发现的异常元素组成却无法完全解释。正是这些观测挑战促使科学家提出了介于s过程和r过程之间的中间中子俘获过程，简称i过程。
i过程的存在不仅丰富了恒星核合成理论，也为理解宇宙化学元素多样性增添了关键一环。拥有尖端设备的FRIB实验室成为这一新进展的核心推动力。实验采用加速器将稳定元素（如钙）高速撞击靶材，激发并破碎成多种不稳定同位素，这些同位素是极难在自然环境中获得的珍贵研究对象。通过苏宁（SuN）探测器捕获碎片衰变释放的伽玛射线，科学家能够推断中子俘获反应的速率，为模拟i过程的核反应网络提供了精确数据。这种实验模拟堪比恒星内部极端环境，为研究者搭建了探索重元素起源的桥梁。i过程的研究揭示，特定的白矮星与红巨星，尤其是那些金属贫乏的古老恒星，极有可能是该过程发生的主场景。
在这些环境下，恒星内层的氦闪和材料混合创造了独特的中子密度条件，促使核反应链沿着i过程发展。通过实验数据和星际观测的对比，科学家们能够准确判断哪些天体提供了合适的“锻造炉”，铸造出宇宙中丰富的重元素。此外，FRIB团队正计划扩展研究范围，逐步进入对r过程的核反应研究，力图再现那些极端而短暂的中子星碰撞环境，深入探讨包括黄金、铂金等珍贵金属的天体起源。近年天文观测与核物理实验的融合推动着这一领域迈出重要步伐。2017年首次观测到的中子星并合事件揭示了r过程元素的现实源头，而触发于高磁场恒星的巨大耀斑事件也暗示了r过程可能更加多样和复杂。未来，借助先进的实验手段和计算模拟，科学家或将全面绘制出宇宙中元素合成的完整蓝图。
探索恒星如何产生重原子不仅是对宇宙起源的追溯，也是对我们自身物质本质的解读。迄今为止，FRIB的实验成果已经打破了原有理论中的不确定性，将i过程从猜测变为实证。随着对核反应率的精准测量不断完善，理论层面的模拟将更加贴合天文观测，揭示恒星生命周期中元素的具体产出与分布机制。可以预见，未来十年内，随着该领域研究的深化，科学界对于恒星如何锻造重元素的认知将迎来飞跃，使我们对宇宙化学演化过程有更为深刻和全面的理解。恒星中的每一场核反应都如同宇宙的炼金术，悄然将平凡的物质锻造成璀璨的重金属，成为我们脚下世界的组成基石。这些发现不仅丰富了基础科学知识，也为核能源、材料科学乃至天文探测技术的发展奠定了坚实基础。
科学家们的不断探索正如星辰大海上的灯塔，指引人类进入更为深邃的宇宙奥秘。
