Supernova

Hur bildas tunga grundämnen?

Väte och helium är de vanligaste grundämnena i universum, men hur bildas de tunga grundämnena?

19 november 2009

I universum som helhet är grundämnen tyngre än väte och helium extremt sällsynta. Universum består av i runda tal tre fjärdedelar väte och en fjärdedel helium, medan mängden av alla andra grundämnen tillsammans utgör mindre än en procent.

Det hänger ihop med att universum vid Big Bang bildades med det nuvarande förrådet av väte och helium. Alla andra grundämnen har därefter med stora problem bildats i stjärnorna. Hur svår denna process har varit visar sig i att mindre än en procent av det ursprungliga vätet har kunnat omvandlas till tyngre grundämnen under de mer än 13 miljarder år som universum har existerat.

Uppbyggandet av grundämnen i stjärnorna sker genom en serie fusionsprocesser. Dessa processer kan dock bara fungera upp till järn, som har atomnummer 26. Det beror på att fusionsprocesser med utgångspunkt i järn förbrukar mer energi än de utvecklar. Bildningen av grundämnen tyngre än järn, till exempel uran som har atomnummer 92, är en så svår process att den i själva verket är nästan omöjlig. I universum utgör ämnen tyngre än järn mycket riktigt också bara en miljondel av alla grundämnen. Det är därför som metaller som guld, platina och uran är så sällsynta och dyrbara.

Bildas i supernovaexplosioner

Alla grundämnen tyngre än järn bildas i supernovaexplosioner genom en reaktion som kallas neutroninfångning. I samband med ett supernovautbrott produceras väldiga mängder neutroner, och då neutroner är elektriskt neutrala, kan de utan problem tränga in i de befintliga atomkärnorna av järn eller lättare grundämnen. Därvid bildas isotoper med ett mycket stort neutronöverskott, som resulterar i instabila radioaktiva kärnor.

Således kan en järnatom blixtsnabbt hinna fånga in upp till fem neutroner, varvid den blir så instabil att den direkt sönderfaller till kobolt, som har atomnummer 27. På detta sätt kan det byggas upp grundämnen som är tyngre än järn, Det är dock endast mycket kort tid som står till förfogande i den enskilda supernovan, innan neutronstrålningen försvinner, och det är bara en liten bråkdel av stjärnorna – de allra tyngsta – som slutar sina dagar som supernovor.

En ny teori går därför ut på att större delen av de tyngsta grundämnena, som guld och uran, har bildats vid de ännu våldsammare reaktioner som äger rum när två neutronstjärnor kolliderar.

Läs mer om grundämnen.

Läs också

PRENUMERERA PÅ ILLUSTRERAD VETENSKAPS NYHETSBREV

Du kan ladda ned ditt gratis specialnummer, Vår extrema hjärna, så snart du har beställt vårt nyhetsbrev.

Kanske är du intresserad av...

Hittade du inte vad du söker? Sök här: