Max-Wissen csillagpor nyomán
A CSILLAGPOR VONATÁN
Csillagporból vagyunk. Ezt Klaus Blaumtól, a heidelbergi Max Planck Nukleáris Fizikai Intézet igazgatójától tanulhatja meg. Azt kutatja, hogyan alakulnak ki a nehéz elemek a csillagokban. Tudományosan ezt "nukleoszintézisnek" nevezik. Itt van a latin szó sejtmag a "mag", azaz az atommag, és a görög szó szintézis az "építkezéshez". Amikor bolygónk 4,6 milliárd évvel ezelőtt kialakult, sok elem valóban csillagporként került a földre.
Ha mi a kémiai elemek, amelyből testünk készül, külön meg tudná mérni, a következőket határoznánk meg: A súlyunkra átalakítva körülbelül 56 százalék oxigénből, 28 százalék szénből, kilenc százalék hidrogénből, két százalék nitrogénből és 1,5 százalék kalciumból és nyomelemekből állnak. Mindezek az elemek csillagokból származnak, csak a hidrogénnek van más múltja. A legkönnyebb kémiai elem nem sokkal a 13,8 milliárd évvel ezelőtti Nagy Bumm után keletkezett. Tehát, ha valaki megkérdezi tőlünk, hogy hány évesek vagyunk, akkor helyesen válaszolhatunk arra, hogy kilenc százalékkal csaknem olyan idősek vagyunk, mint az univerzum. A fennmaradó 91 százalék fiatalabb - de még mindig több milliárd éves.
Az Ősrobbanás a hélium és a lítium egy részét az űrben is létrehozta, a periódusos rendszer második és harmadik eleme. Minden nehezebb elem kizárólag csillagokban keletkezik, némelyik csak kínjában is. A napunk nagyságú csillagok vörös óriássá formálódnak. A végén levetették külső héjukat, és belsőjük fehér törpévé omlott. A legalább nyolc naptömegű nagyobb csillagok még drámaibban végződnek. Felrobbannak egy szupernóvában, amelynek rendkívüli hője nehéz elemeket termel. Ezeket az elemeket csillagporként dobják az űrbe, többek között. Marad egy nagyon kicsi neutroncsillag, amelyben az anyag rendkívül sűrített (borítókép).
A csillagok haldoklása
A csillagok létezésük nagy részében felhasználják hatalmas hidrogénkészletüket. A napmagban például 15 millió fok körüli hőmérséklet van. A hatalmas melegben az atomok elveszítik az összes elektront, és a könnyű hidrogén közül csak az egyes protonok maradnak csupasz atommagként. A 200 milliárd földi légkör óriási nyomása olyan erősen szorítja ezeket a protonokat, hogy folyamatosan dörömbölnek egymáson. Négy proton rendszeresen összeolvad és héliummagot alkot (lásd: TECHMAX 9). Tehát a hélium részben csillaghamu, egy másik rész pedig hidrogénként jön az ősrobbanásból.
A nap másodpercenként 564 millió tonna hidrogént és 560 millió tonna héliumot egyesít. Tehát másodpercenként négy millió tonna tömeg veszít, ami nagyjából megfelel a Mount Everestnek. Albert Einstein híres története leírja, mi történik E. = mc 2. Ez a képlet azt mondja, hogy a tömeg és az energia ugyanazon érme két oldala. A tömeg átalakítható energiává és fordítva. Az előbbi csillagokban történik, és felmelegíti őket. A forró gáz ellennyomása megakadályozza a csillag összeomlását saját hatalmas gravitációs ereje alatt.
Éppen ezért a csillag instabillá válik, amint a hidrogénellátása elfogy. A gravitációs sajtóban belső magja forróbbá és sűrűbbé válik. Körülbelül 100 millió fokon meggyullad a „héliumláng”: Néhány millió évre stabilizálja a felfújt csillagot. "Két héliummag egybeolvadva berilliummagot képez - magyarázza Klaus Blaum -, és ez egy harmadik héliummaggal szénatomot alkot." Minél tovább halnak a csillagok, annál nehezebbek az atommagok, amelyek létrejönnek. "Ez egészen a vasig terjed - magyarázza az atomfizikus -, ezzel vége van."
A vasmagok különösen stabilak és fordulópontot jelentenek. Ha a fúzió révén még nehezebb elemek jönnek létre, akkor sok energiát kell hozzáadni. Mivel a fúzió a vas feletti energiát emészt fel, ahelyett, hogy felszabadítaná. Ezért a természet nehezebb elemekkel más utat választ, és sok ilyen van. Végül is a vas csak a 26. a több mint 90 természetben előforduló elem közül Periódusos táblázat. De hogyan jön létre az összes nehezebb elem? Például arany? A válaszok keresése során a Heidelberg-csapat asztrofizikusokkal dolgozik. Teleszkópjaikkal a csillagok felé mutatnak, és a nagy képet láthatják. Az atomfizikusok viszont a legkisebb atommagba „néznek” - ezek a komplex kísérletek egyfajta szupermikroszkópot jelentenek, és nagy részecskegyorsítókon mennek végbe.
Hoz Nukleoszintézis Ahhoz, hogy megértsük, be kell merülnünk az atommagok fizikájába. Az atommagok pontos belső szerkezetének ismeretében még mindig meglepően sok a hiányosság. Ok: minél nagyobb az atommag, annál összetettebb "sokrészecskés rendszerek" keletkeznek sok protonból és neutronból.