DOE explică…Nucleosinteza

Nucleosinteza este crearea de noi nuclee atomice, centrele atomilor care sunt alcătuite din protoni și neutroni. Nucleosinteza a avut loc pentru prima dată la câteva minute după Big Bang. În acel moment, o plasmă quark-gluon, o supă de particule cunoscute sub numele de quarcuri și gluoni, s-a condensat în protoni și neutroni. După ce universul s-a răcit ușor, neutronii au fuzionat cu protonii pentru a forma nuclee de deuteriu, un izotop al hidrogenului. Nucleii de deuteriu s-au combinat apoi pentru a crea heliu. Alte reacții între protoni, neutroni și diferiți izotopi de heliu au produs litiu. Hidrogenul și heliul produse în această fază a universului au creat în cele din urmă primele stele masive ale universului.

De atunci, reacțiile nucleare din timpul vieții și morții stelelor au format majoritatea celorlalte nuclee din univers. Stelele pot crea nuclee prin două procese: fie prin combinarea a două nuclee mai mici (numită fuziune), fie prin ruperea unui nucleu mai mare în mai multe nuclee (numită fisiune). Ambele moduri au ca rezultat noi atomi.

În trecut, aceste procese au produs, de asemenea, elementele din tabelul periodic pe care le cunoaștem astăzi. Stelele de diferite tipuri produc nuclee de elemente diferite, conducând în timp la gama de elemente naturale. Primele stele din univers au fost masive, adesea de peste 10 ori mai mari decât Soarele nostru. De asemenea, au avut o viață mult mai scurtă decât stelele care au existat mai recent. Pe măsură ce au trăit, au ars hidrogenul și au produs elementele până la fier din tabelul periodic. Când au murit, au ejectat nucleele acestor elemente într-un tip de explozie numit supernovă de colaps al nucleului. Supernovele pot lăsa în urmă stele neutronice. Atunci când stelele neutronice fuzionează, ele produc noi nuclee, inclusiv elemente mai grele decât fierul. Alte stele devin pitice albe pe măsură ce mor. Aceste pitice albe pot, de asemenea, să fuzioneze ulterior și să sintetize nuclee de elemente.

DOE Office of Science: Contribuții la nucleosinteză

Oficiul de Fizică Nucleară din cadrul DOE Office of Science sprijină cercetarea în astrofizica nucleară – fizica necesară pentru a înțelege reacțiile care produc elementele. Două centre de excelență DOE cu sediul în universități, Institutul Ciclotron de la Universitatea Texas A&M și Laboratorul Nuclear al Universităților din Triunghi, sunt specializate în studiul astrofizicii nucleare. DOE finanțează, de asemenea, teoria și modelarea Big Bang-ului, a stelelor, a supernovelor și a fuziunilor de stele neutronice, toate surse de elemente. Instalația de utilizare a Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS) a DOE Office of Science găzduiește cel mai puternic spectrometru din lume pentru cercetarea structurii nucleare. Mergând mai departe, Biroul de Fizică Nucleară sprijină acum construcția instalației pentru fascicule de izotopi rari de la Universitatea de Stat din Michigan. Acest accelerator va produce nuclee bogate în neutroni cu durată de viață scurtă și nemaivăzute până acum, care joacă un rol în producerea celor mai grele elemente.

Fapte despre nucleosinteză

• Științii cred că cele mai grele elemente naturale, inclusiv uraniul, sunt produse în medii violente bogate în neutroni, cum ar fi fuziunea a două stele neutronice sau supernovele. În aceste condiții, neutronii capătă nuclee mai repede decât pot să se dezintegreze.
• Consistăm în cea mai mare parte din materie creată prin nucleosinteză în stele care au murit între timp, ceea ce a dus la faimoasa afirmație a cosmologului Carl Sagan că suntem făcuți din „materie stelară”.”

Resurse și termeni înrudiți

• Astrofizică nucleară la Texas A&M University
• Astrofizică nucleară la Triangle Universities Nuclear Laboratory
• Facilitate pentru fascicule de izotopi rari la Michigan State University
• Înțelegerea cosmosului de la particule minuscule

.