Un élément
chimique est un type d'atome, comme l'hydrogène ou l'oxygène. En 2011, 118
éléments ont été observés, avec 98 d'entre eux naturellement sur Terre. 20
éléments sont créés artificiellement dans des réacteurs nucléaires ou des
expériences de l'accélérateur de particules. Le premier élément de synthèse
doit être créé en quantités substantielles était plutonium, l'élément 94. Le
plutonium est également l'atome le plus lourd présent naturellement sur Terre.
Avec une demi-vie de seulement 80 millions d'années, le plutonium produit en
très petites quantités dans l'uranium des minerais.
Les éléments
chimiques actuels proviennent de l'une des trois sources: supernova
nucléosynthèse, la nucléosynthèse stellaire et nucléosynthèse du Big Bang.
Nucléosynthèse se produit lorsque les noyaux atomiques sont pressés ensemble si
étroitement et à la chaleur aussi élevée qu'ils surmontent la répulsion
mutuelle de leurs coquilles d'électrons et produisent des noyaux plus lourds.
De cette manière, des noyaux d'hydrogène peuvent être fusionnés dans des noyaux
d'hélium, qui peuvent à leur tour dans des noyaux fusibles de carbone, si les
conditions de température et de pression suffisantes sont atteintes.
Au début,
l'univers était si chaud et dense qui se composait de rien d'autre que des
quarks libres - les constituants des protons et des neutrons - des électrons,
et le rayonnement. Après un millionième de seconde, les quarks ont commencé à
fondre en baryons: protons et neutrons. Pour les vingt premières minutes après
le Big Bang, la température de l'univers dépassé que dans le centre des étoiles
les plus brillantes, avec une densité supérieure à l'air. Pendant cette
période, les protons et les neutrons sont entrés en collision énergiquement
pour former de plus grands noyaux: deutérium et de deux isotopes de l'hélium.
25 pour cent de toute la matière dans l'univers a été converti en hélium, avec
environ 75 pour cent d'hydrogène, avec des traces d'éléments plus lourds tels
que le lithium. Ceci est similaire au rapport courant-jour des éléments
chimiques.
Les premières
étoiles formées environ 300 millions d'années après le Big Bang, initiant une
autre forme de la nucléosynthèse appelé nucléosynthèse stellaire. Dans la
nucléosynthèse stellaire, question très compacté dans le centre d'une étoile
subit une fusion nucléaire, libérant de grandes quantités d'énergie et
d'équilibrer les forces de gravité agissant pour réduire la star. Cela peut
être considéré comme un H-bombe en continu. Éléments jusqu'au fer sur la table
périodique sont formés dans la nucléosynthèse stellaire.
Pour créer un
élément qui est plus lourd que le fer nécessite un autre type de
nucleosythesis, nucléosynthèse supernova. Supernovae se produisent quand les
étoiles s'effondrent catastrophique après avoir consommé tout leur combustible
nucléaire dans leurs cœurs. L'enveloppe atmosphérique de l'étoile s'effondre
vers l'intérieur en raison de la gravité, rebondissant sur un noyau de presque
incompressible "dégénéré d'électrons" question. Au cours de cette
brusque rebond, quelques pour cent de la matière de l'étoile est fusionné en
éléments plus lourds presque instantanément. Cela libère assez d'énergie pour
la supernova à éclipser sa galaxie hôte pendant des jours ou des semaines.
Éléments plus lourds que le fer sont synthétisés lors de cet événement cosmique
incroyablement énergique.
