'Nucleo-' betyder 'at gøre med kerner'; 'Syntese' betyder 'at fremstille', så nukleosyntesen er oprettelsen af (nye) atomkerner.
I astronomi - og astrofysik og kosmologi - er der to hovedtyper af nukleosyntesen, Big Bang-nukleosyntesen (BBN) og stjernenukleosyntesen.
I det utroligt succesrige sæt teorier, der populært kaldes Big Bang-teorien, var det tidlige univers meget tæt og meget varmt. Da det ekspanderede, afkøles det, og quark-gluon-plasmaet 'frøs' ned i neutroner og protoner (og andre hadroner, men deres rolle i BBN var marginal), der interagerede rasende ... masser af masser af nukleare reaktioner. Universet blev ved med at køle ned, og blev hurtigt for koldt til yderligere atomreaktioner ... de ustabile isotoper, der derefter blev henfaldet, ligesom neutronerne ikke allerede var i en eller anden kerne. Det meste stof var derefter brint (faktisk bare protoner; elektronerne blev ikke fanget for at danne atomer før meget senere), og helium-4 (alfapartikler) ... med en dryss af deuterium, et strejf helium-3 og et spor af lithium -7.
Det er BBN.
Atomerne i din krop - bortset fra brint - blev alle lavet i stjerner ... ved stjernenukleosyntesen.
Stjerner i hovedsekvensen får den energi, de skinner ved fra nukleare reaktioner i deres kerner; fra hovedsekvensen kommer energien fra nukleare reaktioner i en skal (eller mere end en skal) omkring kernen. Der er adskillige forskellige nukleare reaktionscyklusser eller processer (f.eks. Triple alpha, s-proces, proton-proton-kæde, CNO-cyklus), men slutresultatet er fusionen af brint (og helium) til at producere kulstof, nitrogen, ilt, ... og jerngruppen (jern, kobolt, nikkel). I den røde gigantiske fase i en stjerners liv ender meget af denne sag i det interstellære medium… og en dag i din krop.
Der er andre måder, hvor nye kerner kan oprettes i universet (bortset fra BBN og stjernenukleosyntesen); for eksempel når en højenergipartikel (en kosmisk stråle) kolliderer med en kerne i det interstellare medium (eller Jordens atmosfære), bryder den den i to eller flere stykker (denne proces kaldes kosmisk strålespallation). Dette producerer det meste af lithium (bortset fra BBN 7Li), beryllium og bor.
Og endnu en: I en supernova, især en supernova i kernekollaps, syntetiseres enorme mængder af nye kerner meget hurtigt i de nukleare reaktioner, der udløses af oversvømmelsen af neutroner. Denne ‘r proces’, som den kaldes (faktisk er der mere end én) producerer de fleste af elementerne tungere end jerngruppen (kobber til uran), direkte eller ved radioaktivt henfald af ustabile isotoper produceret direkte.
Kan du lide at lære mere? Her er et par links, der kan interessere dig: Nucleosynthesis (NASA's Cosmicopia), Big Bang Nucleosynthesis (Martin White, University of California, Berkeley) og Stellar Nucleosynthesis (Ohio University).
Masser af Space Magazine-historier om dette emne; for eksempel Stjerner ved Mælkevejskernen 'udånder' kulstof, ilt, astronomer simulerer de første stjerner, der er dannet efter Big Bang, og Neutronstjerner har skorpe af superstål.
Tjek denne Astronomy Cast-episode, skræddersyet til denne Guide til Space-artikel: Nucleosynthesis: Elements from Stars.
Kilder:
NASA
Wikipedia
UC-Berkeley
