«Πυρηνικά» σημαίνει «σχέση με τους πυρήνες» · «Σύνθεση» σημαίνει «δημιουργία», οπότε η πυρηνοσύνθεση είναι η δημιουργία (νέων) ατομικών πυρήνων.
Στην αστρονομία - και την αστροφυσική και την κοσμολογία - υπάρχουν δύο κύρια είδη νουκλεοσύνθεσης, η νουκλεοσύνθεση Big Bang (BBN) και η αστρική νουκλεοσύνθεση.
Στο εκπληκτικά επιτυχημένο σύνολο θεωριών που ονομάζονται ευρέως θεωρία του Big Bang, το πρώιμο σύμπαν ήταν πολύ πυκνό και πολύ ζεστό. Καθώς επεκτάθηκε, ψύχθηκε, και το πλάσμα κουάρκ-γλουόνων «πάγωσε» σε νετρόνια και πρωτόνια (και άλλα αδρόνια, αλλά ο ρόλος τους στο BBN ήταν οριακός), ο οποίος αλληλεπιδρά οργισμένα… πολλές και πυρηνικές αντιδράσεις. Το σύμπαν συνέχισε να κρυώνει και σύντομα έγινε πολύ κρύο για οποιεσδήποτε περαιτέρω πυρηνικές αντιδράσεις… τα ασταθή ισότοπα έμειναν στη συνέχεια αποσυντέθηκαν, όπως και τα νετρόνια που δεν υπήρχαν ήδη σε κάποιον πυρήνα ή σε άλλο. Το μεγαλύτερο μέρος της ύλης ήταν τότε υδρογόνο (στην πραγματικότητα απλά πρωτόνια · τα ηλεκτρόνια δεν συνελήφθησαν για να σχηματίσουν άτομα πολύ αργότερα), και το ήλιο-4 (σωματίδια άλφα)… με ένα ψέκασμα δευτερίου, μια εξόρμηση ηλίου-3 και ένα ίχνος λιθίου -7.
Αυτό είναι BBN.
Τα άτομα στο σώμα σας - εκτός από το υδρογόνο - όλα φτιάχτηκαν σε αστέρια… με αστρική νουκλεοσύνθεση.
Τα αστέρια στην κύρια ακολουθία παίρνουν την ενέργεια που λάμπουν από πυρηνικές αντιδράσεις στους πυρήνες τους. από την κύρια ακολουθία, η ενέργεια προέρχεται από πυρηνικές αντιδράσεις σε ένα κέλυφος (ή περισσότερα από ένα κέλυφος) γύρω από τον πυρήνα. Υπάρχουν διάφοροι κύκλοι πυρηνικής αντίδρασης ή διαδικασίες (π.χ. τριπλή άλφα, διαδικασία s, αλυσίδα πρωτονίων-πρωτονίων, κύκλος CNO), αλλά το τελικό αποτέλεσμα είναι η σύντηξη υδρογόνου (και ηλίου) για την παραγωγή άνθρακα, αζώτου, οξυγόνου,… και η ομάδα σιδήρου (σίδηρος, κοβάλτιο, νικέλιο). Στην κόκκινη γιγαντιαία φάση της ζωής ενός αστεριού, μεγάλο μέρος αυτού του θέματος καταλήγει στο διαστρικό μέσο… και μια μέρα στο σώμα σας.
Υπάρχουν και άλλοι τρόποι με τους οποίους μπορούν να δημιουργηθούν νέοι πυρήνες, στο σύμπαν (εκτός από το BBN και την αστρική πυρήνα). για παράδειγμα, όταν ένα σωματίδιο υψηλής ενέργειας (μια κοσμική ακτίνα) συγκρούεται με έναν πυρήνα στο διαστρικό μέσο (ή την ατμόσφαιρα της Γης), το διασπά σε δύο ή περισσότερα κομμάτια (αυτή η διαδικασία ονομάζεται κοσμική ακτινοβολία ακτίνων). Αυτό παράγει το μεγαλύτερο μέρος του λιθίου (εκτός από το BBN 7Li), βηρύλλιο και βόριο.
Και ένα ακόμη: σε μια σουπερνόβα, ειδικά σε μια σουπερνόβα κατάρρευσης πυρήνα, συντίθενται τεράστιες ποσότητες νέων πυρήνων, πολύ γρήγορα, στις πυρηνικές αντιδράσεις που προκλήθηκαν από την πλημμύρα νετρονίων. Αυτή η «r διαδικασία», όπως λέγεται (στην πραγματικότητα υπάρχουν περισσότερα από ένα) παράγει τα περισσότερα από τα στοιχεία βαρύτερα από την ομάδα σιδήρου (χαλκός σε ουράνιο), άμεσα ή με ραδιενεργό διάσπαση ασταθών ισοτόπων που παράγονται άμεσα.
Θέλετε να μάθετε περισσότερα; Ακολουθούν μερικοί σύνδεσμοι που μπορεί να σας ενδιαφέρουν: Nucleosynthesis (NASA’s Cosmicopia), Big Bang Nucleosynthesis (Martin White, University of California, Berkeley) και Stellar Nucleosynthesis (Πανεπιστήμιο του Οχάιο).
Πολλές ιστορίες Space Magazine σε αυτό το θέμα. Για παράδειγμα, τα αστέρια στο Milky Way Core «Exhale» Carbon, Oxygen, Astronomers προσομοιώνουν τα πρώτα αστέρια που σχηματίστηκαν μετά το Big Bang και τα αστέρια νετρονίων έχουν κρούστα από Super-Steel.
Ρίξτε μια ματιά σε αυτό το επεισόδιο Cast Astronomy, ειδικά σχεδιασμένο για αυτό το άρθρο Οδηγός για το διάστημα: Nucleosynthesis: Elements from Stars.
Πηγές:
ΝΑΣΑ
Βικιπαίδεια
UC-Μπέρκλεϋ
