DOE Explica…Nucleossíntese

Nucleossíntese é a criação de novos núcleos atómicos, os centros de átomos que são constituídos por prótons e neutrões. A nucleossíntese ocorreu pela primeira vez a poucos minutos do Big Bang. Naquele momento, um plasma de quark-gluon, uma sopa de partículas conhecidas como quarks e gluons, condensadas em prótons e nêutrons. Após o arrefecimento ligeiro do universo, os nêutrons se fundiram com prótons para fazer núcleos de deutério, um isótopo de hidrogênio. Núcleos de deutério, então combinados para fazer hélio. Outras reações entre prótons, nêutrons e diferentes isótopos de hélio produziram lítio. O hidrogênio e o hélio produzidos durante esta fase do universo eventualmente criaram as primeiras estrelas maciças do universo.

Desde então, as reações nucleares na vida e morte das estrelas formaram a maioria dos outros núcleos do universo. As estrelas podem criar núcleos através de dois processos: ou combinando dois núcleos menores (chamados de fusão) ou quebrando um núcleo maior em múltiplos núcleos (chamados de fissão). Ambas as formas resultam em novos átomos.

No passado, estes processos também produziam os elementos da Tabela Periódica que conhecemos hoje. Estrelas de diferentes tipos produzem núcleos de diferentes elementos, levando ao longo do tempo à gama de elementos naturais. As primeiras estrelas do universo eram enormes, muitas vezes mais de 10 vezes maiores do que o tamanho do nosso Sol. Elas também tinham vidas muito mais curtas do que as estrelas que existiam mais recentemente. Enquanto viviam, queimavam hidrogénio e produziam os elementos até ao ferro na Tabela Periódica. Quando morreram, eles ejetaram núcleos desses elementos em um tipo de explosão chamado de supernova de colapso do núcleo. As supernovas podem deixar para trás estrelas de nêutrons. Quando as estrelas de nêutrons se fundem, elas produzem novos núcleos, incluindo elementos que são mais pesados que o ferro. Outras estrelas tornam-se anãs brancas à medida que morrem. Estas anãs brancas também podem mais tarde se fundir e sintetizar núcleos de elementos.

DOE Office of Science: Contribuições da Nucleossíntese

O Gabinete de Física Nuclear do DOE Gabinete de Ciência apoia a investigação em astrofísica nuclear – a física necessária para compreender as reacções que produzem os elementos. Dois Centros de Excelência do DOE, o Instituto Cyclotron da Universidade do Texas A&M e o Laboratório Nuclear das Universidades Triangulares, são especializados no estudo da astrofísica nuclear. O DOE também financia a teoria e a modelagem do Big Bang, astros, supernovas e fusões de estrelas de nêutrons, todas fontes de elementos. A instalação de utilização do Sistema Acelerador Argonne Tandem Linac (ATLAS) do Gabinete de Ciência do DOE é a casa do espectrômetro mais poderoso do mundo para pesquisa de estruturas nucleares. Seguindo em frente, o Escritório de Física Nuclear está agora apoiando a construção da Instalação de Vigas Raras de Isótopo na Universidade Estadual de Michigan. Este acelerador irá produzir núcleos de curta duração e nunca antes vistos, ricos em neutrões, que desempenham um papel na produção dos elementos mais pesados.

Nucleossíntese Fatos

• Cientistas acreditam que os elementos mais pesados que ocorrem naturalmente, incluindo urânio, são produzidos em ambientes violentos ricos em neutrões, como a fusão de duas estrelas de neutrões ou supernovas. Nestas condições, os neutrões ganham núcleos mais rapidamente do que podem decompor-se.
• Consistimos principalmente de matéria criada através da nucleossíntese em estrelas que desde então morreram, levando à famosa afirmação do cosmólogo Carl Sagan de que somos feitos de “matéria estelar”.”

Recursos e Termos Relacionados

• Astrofísica Nuclear na Universidade do Texas A&Universidade M
• Astrofísica Nuclear no Laboratório Nuclear das Universidades Triangulares
• Facilidade para Feixes de Isótopos Raros na Universidade Estadual de Michigan
• Entendimento Cósmico de Partículas Minúsculas