На слід зоряного пилу Макс-Віссен
НА СЛІДІ ЗОРЯНОГО ПИЛУ
Ми зроблені із зоряного пилу. Ви дізналися про це від Клауса Блаума, директора Інституту ядерної фізики Макса Планка в Гейдельберзі. Він досліджує, як у зірках утворюються важкі елементи. По-науковому це називається "нуклеосинтез". Тут є латинське слово ядро для "ядра", тобто атомного ядра, і грецького слова синтезу для "будівництва". Коли наша планета сформувалася 4,6 мільярда років тому, багато елементів насправді прийшли на землю як зоряний пил.
Якщо ми хімічні елементи, що наше тіло побудоване, могло б зважувати окремо, ми визначили б наступне: Перераховане на нашу вагу, ми складаємо приблизно 56 відсотків кисню, 28 відсотків вуглецю, дев'яти відсотків водню, двох відсотків азоту та 1,5 відсотка кальцію, а також мікроелементів. Всі ці елементи походять від зірок, лише водень має інше минуле. Найлегший хімічний елемент утворився незабаром після Великого вибуху 13,8 мільярда років тому. Тож коли хтось запитує нас про наш вік, ми можемо справедливо відповісти, що нам на дев’ять відсотків майже стільки ж, скільки Всесвіту. Решта 91 відсоток молодші, але все ще мільярди років.
Великий вибух також створив частину гелію та літію в космосі, елементи номер два і три в таблиці Менделєєва. Всі важчі елементи виникають виключно у зірок, деякі навіть лише в їх муках. Зірки розміром із наше сонце виливаються у червоний гігант. Врешті-решт вони скидають свою зовнішню оболонку, а їх нутрощі руйнуються в білого карлика. Більші зірки з принаймні вісьмома сонячними масами закінчуються ще більш різко. Вони вибухають у надновій, надзвичайна спека якої породжує важкі елементи. Вони викидають ці елементи у космос, серед іншого, як зоряний пил. Залишилась дуже мала нейтронна зірка, в якій речовина надзвичайно стиснута (Фото на обкладинці).
Помирання зірок
Більшу частину свого існування зірки витрачають величезний запас водню. Наприклад, в ядрі Сонця температура становить близько 15 мільйонів градусів. У величезному теплі атоми втрачають всі електрони, а з легкого водню лише окремі протони залишаються голими атомними ядрами. Гігантський тиск 200 мільярдів земних атмосфер стискає ці протони настільки сильно, що вони постійно стукають один одного. При цьому чотири протони регулярно зливаються, утворюючи ядро гелію (див. TECHMAX 9). Отже, гелій частково є зоряним попелом, інша частина надходить як водень з Великого Вибуху.
Сонце щосекунди сплавляє близько 564 мільйонів тонн водню до 560 мільйонів тонн гелію. Тож вона втрачає чотири мільйони тонн маси щосекунди, що приблизно еквівалентно Евересту. Відома історія Альберта Ейнштейна описує, що відбувається в процесі E. = мк 2. Ця формула говорить, що маса та енергія - це дві сторони однієї медалі. Маса може бути перетворена в енергію і навпаки. Перше трапляється в зірках і нагріває їх. Протитиск гарячого газу не дає зірці руйнуватися під власною величезною силою тяжіння.
Ось чому зірка стає нестійкою, як тільки її запас водню витрачається. У гравітаційному пресі його внутрішнє ядро стає більш гарячим і щільним. При температурі близько 100 мільйонів градусів «полум'я гелію» запалюється: воно стабілізує роздуту зірку на кілька мільйонів років. «Два ядра гелію зливаються, утворюючи ядро берилію, - пояснює Клаус Блаум, - і це з третім ядром гелію, щоб утворити вуглецеве ядро.» Чим далі гинуть зірки, тим важче створюються атомні ядра. "Це стосується заліза, - пояснює фізик-ядерник, - це кінець".
Залізні стрижні особливо стійкі і означають переломний момент. Якщо ще більш важкі елементи слід створювати за допомогою синтезу, слід додати багато енергії. Оскільки синтез споживає енергію, що перевищує залізо, замість того, щоб виділяти її. Ось чому природа йде іншим маршрутом з важчими елементами, а таких існує багато. Врешті-решт, залізо є лише 26-м із понад 90 природних елементів у Періодична таблиця. Але як виникають усі важчі елементи? Наприклад золото? У пошуках відповідей команда Гейдельберга співпрацює з астрофізиками. Вони спрямовують свої телескопи на зірки і мають на увазі загальну картину. Ядерні фізики, навпаки, "заглядають" у найдрібніші атомні ядра - ці складні експерименти є своєрідним супермікроскопом і проводяться на великих прискорювачах частинок.
До Нуклеосинтез Щоб зрозуміти це, потрібно заглибитися у фізику атомних ядер. Знання точної внутрішньої будови атомних ядер все ще має дивовижну кількість прогалин. Причина: чим більше атомне ядро, тим складніші "багаточастинні системи" вони утворюють із багатьох протонів та нейтронів.