منشاء عناصر موجود در جهان

منشاء عناصر موضوعی است که همواره مورد بحث بوده و تئوری های زیادی در این رابطه وجود دارد. تعداد نسبتاً کمی از عناصر کل جهان هستی را تشکیل می دهند.

بدن انسان، زمین، خورشید و همه چیزهایی که در جهان می شناسیم از مخزنی با بیش از صد اتم مختلف تشکیل شده است. بسیاری از ما با جدول تناوبی عناصر مندلیف آشنا هستیم که با ابتکار عمل عناصر را با توجه به ویژگی های آنها در ردیف ها و ستون های مختلف قرار داده است.

بسیاری از ما همچنین می دانیم که اتم های این عناصر تمام مواد موجود در جهان را تشکیل می دهند. اما آیا تا به حال از خود سوال کرده اید که این اتم ها از کجا به زمین آمده اند و منشا آنها چیست؟ 

حقایقی در رابطه با منشاء عناصر:
تقریباً 73٪ جرم جهان مرئی از هیدروژن تشکیل شده است. هلیوم حدود 25٪ از جرم جهان را تشکیل می دهد و باقی عناصر 2٪ دیگر را تشکیل می دهد. گرچه فراوانی این عناصر کم به نظر می رسد، اما باید به خاطر داشت که بیشتر اتم های بدن و زمین ما بخش کوچکی از ماده جهان هستند.

عناصر کم جرمی مانند هیدروژن و هلیوم در شرایط گرما و تراکم بالا هنگام تولد جهان تولید شده اند. تولد، زندگی و مرگ یک ستاره بر اساس واکنش های هسته ای توصیف می شود. در واقع عناصر شیمیایی که مواد موجود در سراسر جهان را تشکیل می دهند طی این واکنش ها ایجاد شده اند.

علاوه بر این با کاوش بیشتر در رازهای نجوم مشخص می شود که اتم ها تنها 12٪ از جهان را تشکیل می دهند و بیشتر جهان یعنی حدود 72٪ از چیزی تشکیل شده است که کاملاً درک نشده و به عنوان "ماده تاریک" شناخته می شود.

یکی از دلایل شگفت آور بودن این اطلاعات این است که اوضاع روی زمین بسیار متفاوت است. فراوان ترین عنصر روی زمین اکسیژن است و پس از آن سیلیکون، آلومینیوم و آهن قرار دارند. و هیدروژن عنصر دهم از نظر فراوانی است. با این حال، باید به یاد داشته باشید که سیاره ما و همه چیز موجود در آن فقط بخش کوچکی از مواد موجود در جهان هستند.

ارتباط انفجار بزرگ با منشاء عناصر:
تقریباً 15 میلیارد سال پیش جهان به شکل منطقه ای بسیار گرم و متراکم از طریق انرژی تابشی یک انفجار بزرگ آغاز شد. بلافاصله پس از شکل گیری، شروع به گسترش و خنک شدن کرد. انرژی تابشی کوارک-آنتی کوارک و الکترون-پوزیترون و سایر جفت ذره های مخالف را تولید می کند.

با این حال، با برخورد ذرات و آنتی ذرات در حضور گازهای پرانرژی، آنها دوباره به شکل انرژی الکترومغناطیسی در می آیند. با گسترش جهان، متوسط انرژی تابشی کوچک تر شد و تولید و نابودی ذرات تا زمانی که دمای هوا به اندازه کافی خنک شد و ایجاد جفت دیگر از نظر انرژی امکان پذیر گشت، ادامه یافت.

به فرآیندی که در آن هسته های اتمی جدید ساخته می شود، نوکلئوسنتز - ترکیب شدن هسته ها - می گویند. سبک ترین عناصر درست بعد از انفجار بزرگ، از پلاسمای ذره سازی ذرات زیر اتمی، ایجاد شدند. در آن زمان، حدود سه چهارم مواد موجود در جهان اتم های هیدروژن و یک چهارم باقی مانده اتم های هلیوم بودند. جدا از آنها، مقادیر بسیار کمی از لیتیوم و بریلیم هم وجود داشت.

عناصر سنگین تر بعداً در فرآیندی به نام نوکلئوسنتز ستاره ای از هیدروژن ایجاد شدند. این یک فرآیند زمان بر و طولانی است که طی آن، طی مراحل مختلف زندگی یک ستاره، هیدروژن و هلیوم با همجوشی هسته ای درون ستاره ها، که به عنوان کوره های غول پیکر عمل می کنند، با هم ترکیب می شوند.

این روند منجر به ظهور کربن و بخش قابل توجهی از عناصر بعد از آن در جدول تناوبی می شود. محصولات این فرآیند در نهایت از ستاره به درون گاز بین ستاره ای پراکنده شده و سحابی ها را ایجاد کردند.

بیشتر اتم های سنگین تر نیز طی نوکلئوسنتز یک ابرنواختر تشکیل شده اند. این نیز یک فرآیند همجوشی هسته ای است، اما این واکنش ها به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند که فقط در بزرگ ترین ستارگان زمانی که در مرحله ابرنواختر قرار دارند در دسترس است.

منشاء عناصر سبک تر از کربن اما بزرگ تر از هیدروژن و هلیوم نیز جوشش اشعه کیهانی است. در این فرآیند، پرتوهای کیهانی با هسته عناصر بزرگ تر و سنگین تر برخورد می کنند و هسته های آنها را خرد می کنند به طوری که هسته های سبک تری مانند لیتیوم، بریلیم و بور ایجاد می شوند.

سنگین ترین عناصر در انتهای جدول تناوبی نیز توسط انسان ایجاد شده اند. یعنی با شتاب بخشیدن به هسته های نسبتاً سنگین در شتاب دهنده های ذرات و برخورد با یکدیگر با سرعت زیاد و نیروی باورنکردنی به طور مصنوعی ایجاد شده اند. این برخورد باعث ایجاد هسته های سنگینی می شود که معمولاً پایدار نیستند و در کسری از ثانیه از هم می پاشد.