‘Nucleo-‘ betekent ‘te maken met kernen’; ‘Synthese’ betekent ‘maken’, dus nucleosynthese is het creëren van (nieuwe) atoomkernen.
In de astronomie - en astrofysica en kosmologie - zijn er twee hoofdsoorten nucleosynthese, Big Bang-nucleosynthese (BBN) en stellaire nucleosynthese.
In de verbazingwekkend succesvolle reeks theorieën die in de volksmond de oerknaltheorie wordt genoemd, was het vroege universum erg compact en erg heet. Naarmate het groter werd, koelde het af en het quark-gluonplasma 'bevroor' in neutronen en protonen (en andere hadronen, maar hun rol in BBN was marginaal), die heftig op elkaar inwerken ... heel veel nucleaire reacties. Het universum bleef afkoelen en werd al snel te koud voor verdere nucleaire reacties ... de onstabiele isotopen die daarna vertrokken, raakten in verval, net als de neutronen die nog niet in een of andere kern zaten. De meeste materie was toen waterstof (eigenlijk alleen protonen; de elektronen werden pas veel later gevangen om atomen te vormen) en helium-4 (alfadeeltjes) ... met een beetje deuterium, een scheutje helium-3 en een spoor van lithium -7.
Dat is BBN.
De atomen in je lichaam - afgezien van de waterstof - werden allemaal gemaakt in sterren ... door stellaire nucleosynthese.
Sterren in de hoofdreeks krijgen de energie waar ze doorheen schijnen door kernreacties in hun kernen; buiten de hoofdreeks komt de energie van nucleaire reacties in een schaal (of meer dan één schaal) rond de kern. Er zijn verschillende nucleaire reactiecycli of processen (bijv. Drievoudige alfa, s-proces, proton-protonenketen, CNO-cyclus), maar het eindresultaat is de fusie van waterstof (en helium) om koolstof, stikstof, zuurstof, ... te produceren de ijzergroep (ijzer, kobalt, nikkel). In de rode gigantische fase van het leven van een ster komt veel van deze materie terecht in het interstellaire medium ... en op een dag in je lichaam.
Er zijn andere manieren om nieuwe kernen te creëren in het universum (behalve BBN en stellaire nucleosynthese); wanneer bijvoorbeeld een hoogenergetisch deeltje (een kosmische straal) in botsing komt met een kern in het interstellaire medium (of de atmosfeer van de aarde), wordt het in twee of meer stukken verdeeld (dit proces wordt spallatie van de kosmische straling genoemd). Dit produceert het meeste lithium (behalve de BBN 7Li), beryllium en boor.
En nog een: in een supernova, vooral een supernova met ineenstorting van de kern, worden enorme hoeveelheden nieuwe kernen zeer snel gesynthetiseerd in de nucleaire reacties veroorzaakt door de vloed van neutronen. Dit ‘r-proces’, zoals het wordt genoemd (er zijn er eigenlijk meer dan één), produceert de meeste elementen zwaarder dan de ijzergroep (koper tot uranium), rechtstreeks of door radioactief verval van direct geproduceerde onstabiele isotopen.
Wilt u meer weten? Hier zijn een paar links die u mogelijk interesseren: Nucleosynthesis (NASA's Cosmicopia), Big Bang Nucleosynthesis (Martin White, University of California, Berkeley) en Stellar Nucleosynthesis (Ohio University).
Veel Space Magazine-verhalen over dit onderwerp; bijvoorbeeld Sterren in de Melkweg Kern 'uitademen' Koolstof, zuurstof, astronomen simuleren de eerste sterren gevormd na de oerknal en neutronensterren hebben korsten van superstaal.
Bekijk deze aflevering van Astronomy Cast, op maat gemaakt voor dit Guide to Space-artikel: Nucleosynthesis: Elements from Stars.
Bronnen:
NASA
Wikipedia
UC Berkeley
