Jokainen on varmasti kuullut keskiajan alkemisteistä, jotka
yrittivät tehdä kultaa halvemmista materiaaleista. Kultaa ei kuitenkaan
syntynyt siitä yksinkertaisesta syystä, että kemiallisin keinoin sitä ei voi
tehdä. Alkemistien suurimmaksi saavutukseksi kuitenkin jäi nykyaikaisen kemian ensiaskelien
ottaminen. Mutta kullan arvoitus on säilynyt!
Hiukkasfysiikan kehityksen myötä raskaimpien alkuaineiden
synty on hiljalleen paljastunut. Nykyisen käsityksen mukaan rautaa raskaammat
alkuaineet ovat syntyneet supernovien räjähdyksissä prosessissa joka on nimetty
neutronisieppaukseksi. Teoria toimii hienosti jonkin verran rautaa raskaimmille
alkuaineille tinaan asti, mutta siinä näyttäisi olevan puutteita mitä raskaimmista
alkuaineista on kysymys. Kaikkein raskaimpia alkuaineita kuten kulta tai
platina, uraanista nyt puhumattakaan, ei supernova näyttäisi synnyttävän
lainkaan. Jotain oleellista tuntuu puuttuvan.
Nyt Harward yliopiston tutkijat, johtajanaan professori Edo
Berger, uskovat pystyvänsä selittämään mm. kullan syntymisen. Sitä nimittäin
syntyisi kahden neutronitähden törmätessä toisiinsa ja muuttuessa mustaksi
aukoksi. Törmäys aiheuttaa erittäin lyhytaikaisen gammapurkauksen ja
törmäyspaikan läheisyyteen syntyy laajeneva ainepilvi, joka näkyy joitakin
tunteja ns. jälkihehkuna. Tutkijoiden analysoima 3,9 miljardin valovuoden etäisyydellä
tapahtunut purkauksen (kesto oli vain 0,2 sekuntia) jälkihehkussa tapahtui hyvin
raskaiden atomiytimien radioaktiivista jakaantumista.
Tavallisessa supernovaräjähdyksessä neutronitiheys on
riittävä joidenkin rautaa raskaampia alkuaineiden syntymiseksi neutronisieppauksen
S-prosessissa[1]. Kaikkein raskaimmat stabiilit alkuaineet kuitenkin näyttäisi
jäävän syntymättä, joitakin poikkeuksia lukuun ottamatta (lyijy, joka syntyy
S-prosessissa), sillä neutronitiheys ei ole riittävä R-prosessille[2].
Neutronitähtien yhteentörmäyksen neutronivuon tiheys on
riittävän suuri R-prosessille, jossa syntyy hyvin raskaita radioaktiivisia alkuaineita.
Näiden jakaantumisessa syntyy kaikkein raskaimmat stabiilit alkuaineet kuten
kulta ja platina.
Huomautukset
[1] Teorian mukaan rautaa raskaampia alkuaineita voi syntyä
vain neutronisieppauksella, jossa atomiytimen lähietäisyyteen joutunut neutroni
tulee kaapatuksi atomiytimeen. Hitaassa neutronisieppauksessa (S-prosessi) yksi
atomiytimen neutroneista ehtii jakaantua protoniksi ja elektroniksi
(beeta-hajoaminen) ennen kuin uusi neutroni tulee kaapatuksi samaan ytimeen.
Prosessissa atomin järjestysluku protonin lisäyksen vuoksi kasvaa.
[2] Nopeassa, R-prosessissa atomiydin ehtii kaapata yhden
tai useamman neutronin lisää ennen kuin ensimmäisen kaappauksen jälkeinen
beeta-hajoaminen tapahtuu. R-prosessin esiintymisen edellytyksenä on riittävä
neutronitiheys, jollaisen saavuttaminen edellyttää neutronitähtien
yhteentörmäystä (tai hypernovan räjähdystä).
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti