Нуклеосинтез.

Раз уж мы заговорили о гелии, давайте скажем про него еще несколько слов. Гелий занимает второе место во Вселенной по распространенности, и это не удивительно, ведь согласно общепринятой на данный момент теории возникновения Вселенной, самым первым химическим элементом был, естественно, самый простой из них – водород. В самом начале Большого Взрыва, с которого начался отсчет времени существования нашей Вселенной, начался так называемый «первичный нуклеосинтез», то есть новые элементы стали синтезироваться, или, иначе говоря, создаваться из этих основных кирпичиков водорода. И самый простой элемент, который может быть создан из водорода, это, конечно, гелий, имеющий два протона в своем ядре. В процессе первичного нуклеосинтеза образовывался еще и литий («Li» - номер 3 в таблице Менделеева), у которого три протона в ядре. И до сих пор гелий продолжает образовываться внутри звезд – этот процесс так и называется – «звездный нуклеосинтез».

Общая схема звездного нуклеосинтеза довольно проста. Звезда – огромный шар, состоящий из водорода, под влиянием своей массы начинает сжиматься. Огромная масса притягивает к себе все новые и новые атомы водорода, рассеянного в космосе, масса звезды растет, сжатие усиливается. И в результате, в центре звезды атомы водорода сжимаются с такой невообразимой силой, что их электронные оболочки, образно говоря, «ломаются», то есть гравитационная сила сжатия преодолевает силу электрического отталкивания электронов, крутящихся вокруг ядра водорода. И тогда два протона, будучи сжатыми вместе, образуют ядро нового элемента – гелия. Там же, внутри звезд, происходит дальнейшее сжатие, и к атому гелия плотно притискивается еще один протон, и возникает литий. К литию притискивается еще один протон и получается следующий элемент и так далее. Может показаться невероятным, но все химические элементы, такие привычные нам – свинец, золото, ртуть, натрий, хлор – все – когда-то давно были созданы в недрах звезд в процессе звездного нуклеосинтеза. Некоторые звезды в конечной фазе своего развития превращаются в «сверхновые», то есть взрываются, и синтезированные внутри них элементы разлетаются в космосе. Все то, до чего дотягивается твой взгляд, состоит из атомов, которые когда-то были в ядрах далеких звезд, и потом были захвачены нашей формирующейся солнечной системой и использованы как строительный материал.

Приведу пример еще самых простых реакций, происходящих внутри звезд:

Один атом гелия, будучи «стиснут» с другим атомом гелия, синтезируется в вещество «бериллий» - обозначается буквами «Be». Атомное число Z бериллия равно, само собой, сумме атомных чисел двух атомов гелия, то есть сумме протонов в обоих атомах гелия: Z_Be=4 Бериллий назван по названию минерала «берилл», в котором бериллий и находят (у берилла есть широко известные разновидности, такие как изумруд, аквамарин, гелиодор). Реакцию синтеза бериллия можно записать так: ⁴He + ⁴He = ⁸Be (здесь цифры 4 и 8 – массовые числа).

Если к бериллию притиснуть еще один атом гелия, получится углерод. Углерод обозначается буквой «C», имеет массовое число 12. Углерод – основа всей белковой жизни, и рождается эта основа в центре звезд. Реакция получения углерода: ⁴He + ⁸Be = ¹²С

Конечно, в реальности эта реакция довольно сложная – все не так просто, как тут описано, но детали сейчас не важны, а поскольку они все же интересны, мы еще вернемся к этому. Полностью реакция получения углерода из гелия называется «3-альфа процесс», или «3α-процесс».

В обычных звездах путем слияний легких элементов синтезируются элементы вплоть до железа ⁵⁶Fe. Более тяжелые элементы формируются в предсверхновых звездах и при взрывах сверхновых. Это мы будем изучать позднее.