You are recycled stardust. The atoms in our bodies were manufactured in stars or supernovae and recycled by supernova explosions.
what is the origin of the Elements?
• Nucleosynthesis: the synthesis of Elements through Nuclear Reactions
First Act: Big Bang Nucleosynthesis
Since Alpher, Bethe and Gamow published their paper, cosmologists have done a lot more work on the formation of the light elements in the early universe. The process now has a name: big bang nucleosynthesis.
In the first few seconds after the big bang, the universe was very hot and dense, making it fully ionised — all of the protons, neutrons and electrons moved about freely and did not come together to make atoms. Only three minutes later, when the universe had cooled from 1032 to 109 °C, could light element formation begin.
At this point, electrons were still roaming free and only atomic nuclei could form. Protons were technically the first nuclei (when combined with an electron they make a hydrogen atom) and deuterons were the second. Deuterons are the nuclei of deuterium and are made when protons and neutrons fuse and emit photons.
Deuterons and neutrons can fuse to create a tritium nucleus with one proton and two neutrons. When the tritium nucleus comes across a proton the two can combine into a helium nucleus with two protons and two neutrons, known as He-4. Another path that leads to helium is the combination of a deuteron and a proton into a helium nucleus with two protons but only one neutron, He-3. When He-3 comes across a neutron, they can fuse to form a full helium nucleus, He-4. Each step in these reactions also emits a photon.
Photon emission can be a slow process, and there is a set of reactions that take deuterons and create helium nuclei faster because they bypass the emission of photons. They start by fusing two deuterons and the end result is a He-4 nucleus and either a proton or a neutron, depending on the specific path.
Lithium and beryllium were also made in very small amounts. This whole process was over 20 minutes after the big bang, when the universe became too cool and sparse for nuclei to form.
The abundance of the light elements can be predicted using just one quantity — the density of baryons at the time of nucleosynthesis. Baryons are particles made with three quarks, such as protons and neutrons. Using the baryon density predicted by big bang nucleosynthesis, the total mass of the universe would have been 25% helium, 0.01% deuterium and even less than that would have been lithium. These primordial abundances can be tested, and, of course, have been. Nowhere in the universe is helium seen with an abundance less than 23%. This is a major piece of evidence for the big bang.
Desde que Alpher, Bethe y Gamow publicaron su artículo, los cosmólogos han hecho mucho más trabajo en relación a la formación de los elementos ligeros en el universo temprano. El proceso ahora tiene un nombre: la nucleosíntesis del Big Bang.
En los primeros segundos después del Big Bang, el universo era muy caliente y denso, por lo que estaba completamente ionizado - todos los protones, neutrones y electrones se movían libremente y no se unían para formar átomos. Sólo tres minutos más tarde, cuando el universo se había enfriado desde 1032 hasta 109 ° C, podría haber comenzado la formación de los elementos.
En este punto, los electrones todavía rondaban libres y sólo los núcleos atómicos podían formarse. Los protones eran técnicamente los primeros núcleos (cuando se combinan con un electrón forman un átomo de hidrógeno) y los deuterones eran los segundos. Los deuterones son los núcleos de deuterio y se hacen cuando los protones y los neutrones se fusionan y emiten fotones.
Los deuterones y neutrones se funden para crear un núcleo de tritio con un protón y dos neutrones. Cuando el núcleo de tritio pasa a través de un protón los dos se pueden combinar en un núcleo de helio con dos protones y dos neutrones, conocidos como He-4. Otro camino que conduce a helio es la combinación de un deuterón y un protón en un núcleo de helio con dos protones, pero sólo uno neutrón, He-3. Cuando He-3 se encuentra con un neutrón, pueden fusionarse para formar un completo núcleo de helio, He-4. Cada paso en estas reacciones también emite un fotón.
La emisión de fotones puede ser un proceso lento, y hay un conjunto de reacciones que tiene deuterones y crean núcleos de helio más rápido porque evita la emisión de fotones. Se empieza por fusión de dos deuterones y el resultado final es un núcleo de He-4 y, o bien un protón o un neutrón, dependiendo de la vía de acceso específica.
El Litio y berilio también se hicieron en cantidades muy pequeñas. Este proceso fue más de 20 minutos después del Big Bang, cuando el universo se hizo suficientemente frío y escaso para la formación de núcleos.
La abundancia de los elementos ligeros se pueden predecir usando sólo una cantidad - la densidad de bariones en el momento de la nucleosíntesis. Los bariones son partículas hechas con tres quarks, tales como los protones y los neutrones. Utilizando la densidad de bariones predicha por la nucleosíntesis del Big Bang, la masa total del universo habría sido del 25% de helio, deuterio 0,01% e incluso menos que eso habría sido litio. Estas abundancias primordiales pueden ser probadas, y, por supuesto, lo han sido. En ninguna parte del universo el helio es visto con una abundancia menor del 23%. Esta es una pieza importante de la evidencia del Big Bang.
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