Allt är byggt av stjärnstoft

HEMMASKOLAN: I det glödheta kaoset efter stora smällen uppstod de första grundämnena. Sedan dess har stjärnor skapat resten av naturens material, som människan och allt det vi möter i vår vardag består av. Nu har forskarna tagit över där naturen slutade: I laboratoriet skaber de ännu fler byggklossar. Här får du en överblick över alla grundämnes ursprung.

HEMMASKOLAN: I det glödheta kaoset efter stora smällen uppstod de första grundämnena. Sedan dess har stjärnor skapat resten av naturens material, som människan och allt det vi möter i vår vardag består av. Nu har forskarna tagit över där naturen slutade: I laboratoriet skaber de ännu fler byggklossar. Här får du en överblick över alla grundämnes ursprung.

GRUNDÄMNE 1-3: Stora smällen

Stora smällen födde de lättaste grundämnena

De första tre grundämnen i periodiska systemet skapades under de första 20 minuterna av universums historia. Från den extremt varma ursoppan med fria elementarpartiklar som for iväg åt alla håll uppstod enorma mängder väte och helium samt lite litium.

© Henning Dalhoff/Lotte Fredslund

Stora smällen är ­startskottet för allt

I stora smällen föds universum som en liten, extremt tät och varm klump av energi och ­fri materia som utvidgas explosivt.

©

Partiklar flyter fritt i ursoppan

Elementarpartiklar uppstår och flyter fritt i så kallad kvarkgluon-plasma, eftersom värmen hindrar dem från att ingå föreningar.

©

Kvarkar förenas i enkla kärnor

Temperaturen faller tillräckligt mycket för att kvarkarna ska kunna förenas tre och tre och bilda atomernas kärnpartiklar: protoner och neutroner.

© Henning Dalhoff/Lotte Fredslund

De första atomkärnorna byggs

Protoner och neutroner fusionerar till positiva kärnor av helium och litium. Vätekärnor har bara en proton, vilket innebär att alla de tre första grundämnena har skapats.

©

Atomkärnor fångar in elektroner

Universum svalnar till cirka 3 000 grader. Nu kan de positiva kärnorna fånga negativa elektroner, vilket innebär att de första neutrala atomerna har bildats.

GRUNDÄMNE 4-94: Stjärnor

Stjärnor skapar naturens byggstenar

Himlen är full av kraftfulla kärnreaktorer: stjärnor. Under deras liv, död och sammanstötningar byggs och sprids de grundämnen som krävs för att bygga allt i universum.

GRUNDÄMNE 95-118: Forskare

Fysikerna utökar periodiska systemet

Forskarna arbetar med partikelacceleratorer, som bygger de tyngsta grundämnena genom att smälta samman lättare atomkärnor. Processen kräver stor precision så det behövs många försök innan ett nytt grundämne uppstår.

Så här skapas nya tunga grundämnen till det periodiska systemet
© Claus Lunau

1. Accelerator ger fart

Om forskarna vill få fram ­moskovium, grundämne 115, ­skickas lätta kalciumatomer in i en partikelaccelerator. Biljontals atomer skickas iväg varenda sekund i flera månader.

Så här skapas nya tunga grundämnen till det periodiska systemet
© Claus Lunau

2. Tungt ämne beskjuts

Kalcium träffar tyngre atomer av americium som sitter på en roterande skiva. Vid exakt rätt kollisionskraft smälter de samman till det nya ämnet.

Så här skapas nya tunga grundämnen till det periodiska systemet
© Claus Lunau

3. Magneter sorterar

Partiklarna från kollisionerna passerar ett magnetfält där kända grundämnen sorteras bort. Endast de tyngsta grundämnena släpps igenom.

Så här skapas nya tunga grundämnen till det periodiska systemet
© Claus Lunau

4. Detektor hittar nytt ämne

Atomernas hastighet och massa mäts i en detektor. Där registreras det nya grundämnet samt de lättare grundämnen till vilket det snabbt sönderfaller.

Jakten på grundämne 119 har börjat

År 2016 kulminerade år av försök med fyra nya grundämnen när de godkändes av organisationen International Union of Pure and Applied Chemistry och fördes in i periodiska systemet. Ämnena har siffrorna 113, 115, 117 och 118 och fyller ut de sista lediga platserna i systemets sjunde period.

Fysiker vid det japanska forskningscentrumet Riken har börjat leta efter grundämne 119, som har fått det preliminära namnet ununennium. Rikens direktör Hideto En’yo tror att både grundämne 119 och 120 kommer att upptäckas före år 2023. I så fall blir dessa grundämnen de första i periodiska systemets åttonde period.

De tyngsta forskarskapade grundämnena sönderfaller på bråkdelen av en sekund och kan inte användas i praktiken, men det skulle kunna finnas supertunga atomer som kan hålla ihop och därmed användas i nya material. I teorin är atomer med rätt antal kärnpartiklar, en balans mellan protoner och neutroner, stabilare.

Fysikerna letar efter en så kallad stabilitetens ö av långlivade atomer, som troligen har en kärna med antingen 114, 120 eller 126 protoner eller 172 eller 184 neutroner. Tekniken som krävs för att framställa så tunga atomer finns dock inte än.