Pe urmele prafului de stele Max-Wissen
PE URMA PRAFULUI STELAR
Suntem făcuți din stardust. Aflați asta de la Klaus Blaum, director la Institutul Max Planck pentru Fizică Nucleară din Heidelberg. El cercetează modul în care se formează elemente grele în stele. Științific acest lucru se numește „nucleosinteză”. Aici este cuvântul latin nucleu pentru „nucleu”, adică nucleu atomic, și cuvântul grecesc sinteză pentru construcții". Când planeta noastră s-a format acum 4,6 miliarde de ani, multe elemente au venit de fapt pe pământ ca praf de stele.
Dacă noi elemente chimice, din care corpul nostru este format, ar putea cântări separat, am determina următoarele: Convertiți în greutatea noastră, suntem compuși din aproximativ 56% oxigen, 28% carbon, nouă procente hidrogen, două procente azot și 1,5% calciu, plus oligoelemente. Toate aceste elemente provin de la stele, doar hidrogenul are un trecut diferit. Cel mai ușor element chimic s-a format la scurt timp după Big Bang-ul în urmă cu 13,8 miliarde de ani. Deci, dacă cineva ne întreabă câți ani avem, putem răspunde pe bună dreptate că suntem cu nouă la sută aproape la fel de vechi ca universul. Restul de 91 la sută sunt mai tineri - dar încă de miliarde de ani.
Big Bang-ul a creat, de asemenea, o parte din heliu și litiu în spațiu, elemente numărul doi și trei în tabelul periodic. Toate elementele mai grele apar exclusiv în stele, unele chiar numai în agonia lor. Stelele de mărimea soarelui nostru umflă pentru a forma un gigant roșu. În cele din urmă, și-au aruncat coaja exterioară, iar interiorul lor se prăbușește într-un pitic alb. Stelele mai mari cu cel puțin opt mase solare se termină și mai dramatic. Acestea explodează într-o supernovă, a cărei căldură extremă generează elemente grele. Acestea aruncă aceste elemente în spațiu ca praf de stele, printre altele. Ceea ce rămâne este o stea de neutroni foarte mică în care materia este extrem de comprimată (copertă fotografie).
Moartea stelelor
Stelele consumă uriașa lor sursă de hidrogen pentru cea mai mare parte a existenței lor. În miezul soarelui, de exemplu, există o temperatură de aproximativ 15 milioane de grade. În căldura enormă, atomii pierd toți electronii, iar din hidrogenul luminos doar protonii individuali rămân ca nuclei atomici goi. O presiune gigantică de 200 de miliarde de atmosfere ale Pământului stoarce acești protoni atât de strâns încât se lovesc constant unul de celălalt. Patru protoni fuzionează în mod regulat pentru a forma un nucleu de heliu (vezi TECHMAX 9). Deci, heliul este parțial cenușă stelară, o altă parte vine ca hidrogenul de la big bang.
Soarele fuzionează în jur de 564 de milioane de tone de hidrogen la 560 de milioane de tone de heliu în fiecare secundă. Deci pierde patru milioane de tone de masă în fiecare secundă, ceea ce este aproximativ echivalent cu Muntele Everest. Faimoasa poveste a lui Albert Einstein descrie ce se întâmplă în acest proces E. = mc 2. Această formulă spune că masa și energia sunt cele două fețe ale aceleiași monede. Masa poate fi convertită în energie și invers. Primul se întâmplă în stele și le încălzește. Contrapresiunea gazului fierbinte împiedică steaua să se prăbușească sub propria sa forță gravitațională.
Acesta este motivul pentru care o stea devine instabilă imediat ce consumul său de hidrogen este epuizat. În presa gravitațională, miezul său interior devine mai fierbinte și mai dens. La aproximativ 100 de milioane de grade, „arderea heliului” se aprinde: Stabilizează din nou steaua umflată timp de câteva milioane de ani. „Două nuclee de heliu fuzionează pentru a forma un nucleu de beriliu”, explică Klaus Blaum, „și aceasta cu un al treilea nucleu de heliu pentru a forma un nucleu de carbon.„ Cu cât stelele mor mai mult, cu atât sunt mai grele nucleele atomice care sunt create. „Asta merge până la fier”, explică fizicianul nuclear, „acesta este sfârșitul”.
Miezurile de fier sunt deosebit de stabile și marchează un moment de cotitură. Dacă elementele mai grele vor fi create prin fuziune, trebuie adăugată multă energie. Deoarece fuziunea consumă energie deasupra fierului în loc să o elibereze. De aceea, natura ia un traseu diferit, cu elemente mai grele, și există multe. La urma urmei, fierul este doar al 26-lea din cele peste 90 de elemente naturale din Tabelul periodic. Dar cum apar toate elementele mai grele? De exemplu aurul? În căutarea răspunsurilor, echipa Heidelberg lucrează cu astrofizicieni. Își îndreaptă telescoapele spre stele și au o imagine de ansamblu. Fizicienii nucleari, pe de altă parte, „privesc” în cel mai mic dintre nucleii atomici - aceste experimente complexe sunt un fel de super-microscop și au loc la acceleratori mari de particule.
Pentru Nucleosinteza Pentru a o înțelege, trebuie să ne adâncim în fizica nucleelor atomice. Cunoașterea structurii interne exacte a nucleelor atomice are încă un număr surprinzător de lacune. Motivul: cu cât nucleul atomic este mai mare, cu atât se formează „sisteme cu multe particule” mai complexe din mulți protoni și neutroni.