Направи дарение на училище!

Много от химичните елементи са се образували в звезди, подобни на нашето слънце. Но нови доказателства сочат, че произходът на златото може да бъде много по-древен.

Всеки знае, че древните алхимици са били обсебени от идеята да могат по изкуствен път да правят злато. В крайна сметка така и не успяват. Това го знаят всички, но ето нещо, което не много хора знаят – хиляди години по-късно ние все още не разбираме напълно откъде всъщност е дошло златото.

Можем да го намерим на Земята, разбира се. Но къде във Вселената е било образувано за първи път, това отдавна е загадка от космически мащаб.
Повечето от познатите ни елементи като въглерод, кислород, азот, са с ясен произход. Техните атоми са били “сготвени” в бурните сърца на звездите чрез ядрен синтез.

Но мощта на стандартният синтез е достатъчна за да произведе само относително леки елементи. За да създадете по-тежки, е необходим по-мощен процес. Работата е там, че не знаем точно как и къде той се случва. Това се отнася не само за златото, но и за десетки по-тежки и по-екзотични елементи. Може да се каже, че произходът на половината елементи от периодичната таблица е неизвестен. 

Разбери повече за БГ Наука:

***

Не липсват възможни обяснения, всяко от които включва огнената смърт на звезди или други небесни имплозии. Сега обаче най-накрая имаме някои твърди доказателства – за първи път наблюдавахме, как се получават тежки елементи. Проучвайки по-нататък, научихме, че техният произход вероятно е много по-фин, отколкото някога сме подозирали.

Химическите елементи са основните градивни елементи на всичко, включително и на нас. Заедно с доста други елементи, тялото на един зрял човека съдържа някъде около 16 килограма въглерод, 780 грама фосфор и 0,2 милиграма злато. Дълбоко в себе си всеки елемент е направен от едни и същи три частици. Има ядро ​​от положително заредени протони и неутрални неутрони, обикаляно от много по-малки, отрицателно заредени електрони. Броят на протоните в ядрото определя елемента: шест протона означава, че имате въглерод; златото е много по-тежко – със 79 протона.

Броят на неутроните обикновено е същият като броя на протоните, въпреки че това може леко да варира, произвеждайки малко по-тежки или по-леки версии на същия елемент, наречени изотопи.

Звездите започват живота си като огромна маса, която се състои почти изцяло от най-лекия химичен елемент – водород, изграден от един протон и един електрон. Скоро процесът на ядрен синтез избликва и водородните атоми се сливат, за да образуват хелий, който има два протона. Този процес продължава да произвежда постоянно по-тежки елементи. Но само до определен момент. Тъй като атомните ядра стават по-големи, електромагнитната сила започва да ги раздалечава по-силно докато накрая те вече не могат да се приближат достатъчно, за да се слеят в по-тежки елементи. Отвъд желязото, което има 26 протона, по-нататъшен синтез почти никога не се случва в звезда.

И така, откъде да вземем по-тежките елементи? През 50-те години на миналия век физици, включително Фред Хойл, осъзнават, че има алтернатива на синтеза. В него участват неутрони, които, нямайки заряд, не са възпрепятствани от електромагнитната сила. Ако един атом улови неутрон, докато преминава през него, той ще прерасне в по-тежък изотоп на същия елемент. Веднъж вътре в ядрото, неутронът може да се разпадне на протон и електрон в радиоактивен процес, наречен бета разпад. Това превръща атома в елемент, който е с един протон по-тежък. Хойл показа, че това може да се случи по два начина. Първият се нарича бавен процес на улавяне на неутрони (или s-процес). Той изисква само леко “капене” на неутрони. Хойл смята, че това може да се случи при умиращи звезди, наречени червени гиганти, и днес вече нямаме никакви съмнения, че това е вярно. Можем да наблюдаваме светлината от червени гиганти и да забележим характерните начини, по които различните елементи в звездата я поглъщат – и спектроскопските данни показват, че тези звезди наистина съдържат някои тежки елементи.

Цялата статия, както и още много други, можете да прочетете в новият Брой 150 на списание Българска Наука.

Подаряваме ти първите 61 стр. от брой 150 тук>>

Тази статия може да чуете в аудио в подкаста на БГ Наука (Чуй статията)

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!