Az elemek keletkezésének története

Az elemek keletkezésének története

Irodalom:

J.D. Barrow: A Világegyetem születése

G.R. Choppin, J. Rydberg: Nuclear Chemistry Tóth E.: Fizika IV.

Tartalom

• Asztrofizikai adatok

• A Nagy Bumm

• A csillagok születése, élete és halála

• Az elemek keletkezése:

H-től a He-ig (H fúzió, CNO ciklus) Be-tól a Fe csoportig (He fúzió)

Fe csoporttól a Bi-ig (lassú folyamat) Bi-tól az U-ig (gyors folyamat)

Asztrofizikai adatok

Egy galaxis

A Tejútrendszer

Fontosabb asztrofizikai adatok

A Világegyetem keletkezése:

t=0, NAGY BUMM!

• A kísérleti fizika jelenlegi eszközeivel a világegyetem első néhány tized másodpercében uralkodó

körülményeket nem lehet vizsgálni, mert rendkívül nagy volt a hőmérséklet és a sűrűség.

• Néhány másodperc múltán kialakuló körülmények

modellezésére a világ legnagyobb gyorsítóiban már van mód.

A táguló világegyetem

t=0 t=20*10 ⁹ év

NAGY BUMM

1926. Hubble

színképek vöröseltolódása - Doppler-effektus

Pl. r=10 ²⁴ m távoli galaxis v=1.3*10 ⁶ m/s sebesség

24*10 ⁹ év 1965. Gamow

kozmikus háttérsugárzás 1992. COBE műhold Kozmikus elemgyakoriság

elmélet:75% H+25%He

"Az első 3 perc"

r

v állandó

  H 1

Az első 3 perc

A csillagok születése, élete, halála

Az elemek keletkezése

H fúzió

A./ ¹H ²H ³He ⁴He

B./ CNO ciklus

4 2 2 2

24 7

1 1

2

H 4He e

E MeV

   



 

 

.

He fúzió

4He ⁸Be ¹²C ¹⁶O

T_1/2=2*10^-16 sec Magasabb rendszámú elemek fúziója

12C+¹²C  ²³Na+p vagy  ²⁰Ne+(1000 a)

20Ne+  ²⁴Mg+(1 a)

16O+¹⁶O  ³¹P+p vagy  ³¹S+n vagy  ³¹Si+⁴He (100 d)

28Si+  ²⁷Al+p vagy  ²⁷Si+n vagy  ²⁴Mg+ (1d) További p, n,  reakciók

VÉGEREDMÉNY: VAS (⁵⁶Fe)

Pd Rh

Rh Ru

Ru Ru

Ru ^{n, 101}₄₄ ^{n, 102}₄₄ ^{n, 103}₄₄ ¹⁰³₄₅ ^{n, 104}₄₅ ¹⁰⁴₄₆

100

44 ^ ^ ^ ^ ^ ^

Lassú folyamat

(n,) magreakció és   bomlás

fotonukleáris reakciókban keletkeztek a neutronok: 

2H +  ¹H + n

22Ne(,n)²⁵Mg

Legnehezebb szintetizálható mag: ²⁰⁹Bi Az -bomlás állítja meg a folyamatot.

Gyors folyamat

(n,) magreakció és  bomlás

nagy n fluxus hatására szupernova robbanásban

56Fe +  13 ⁴He + 4n

   

82

208 30

82

238 10

92

Pb^n,  Pb ^ 238U

Hipotetikus „l”-folyamat

6Li, ⁹Be, ¹⁰B, ¹¹B szintézise

Alacsony hőmérsékletű és/vagy kis sűrűségű hely kell, hogy a keletkezést ne kövesse rögtön megsemmisülés.

Megoldás: kozmikus sugárzás általi spalláció