¿Podemos formar elementos estables de orden superior mediante la fusión de átomos de hidrógeno / átomos menores de la manera en que la mayoría de los elementos naturales se formaron a partir del hidrógeno en las primeras etapas?

Gracias por A2A.

Sí, cada elemento que existe en el universo se forma a través de la fusión, incluido el hidrógeno. Se estima que hasta unos 3 minutos después del Big Bang, la temperatura (energía electromagnética) del universo era tan alta que la fuerza nuclear fuerte ni siquiera podía unir a los quarks en hadrones. Entonces, nada existía en forma elemental, ni siquiera hidrógeno.

Una vez que el universo se enfrió lo suficiente, tenías hadrones formando protones que eventualmente tenían electrones en sus órbitas formando hidrógeno elemental. Luego se formaron estrellas en tales nubes moleculares con este hidrógeno colapsando bajo la gravedad hasta que desencadenó las reacciones de fusión de hidrógeno a helio. Una vez que las estrellas usaran su reserva de hidrógeno, explotarían. Estas explosiones fusionaron las moléculas formando elementos más pesados ​​como el carbono y más allá. Estos elementos no son necesariamente radioactivos solo porque se forman a través de la fusión.

También los isótopos radiactivos se descomponen en productos más estables y no radiactivos durante un período de tiempo, aunque toda la materia no se convierte debido a la descomposición exponencial inversa.

Técnicamente puede formar elementos superiores a partir de los elementos inferiores a través de la fusión. Pero prácticamente dicho proceso puede no ser posible con la tecnología que tenemos. Incluso la fusión de hidrógeno a helio apenas la hemos logrado, ya que requiere millones de grados de temperatura y millones de pascales de presión. Otra forma podría ser bombardear partículas atómicas de elementos inferiores en un elemento superior y lograr la fisión nuclear. Los elementos formados como resultado son inestables y podrían fusionarse aún más en elementos superiores. Pero este es mi pensamiento y no he escuchado si es factible o más fácil que la fusión convencional.

No, para nada factible. Incluso el poder de fusión aún no ha llegado al punto en que se convierta en una fuente de energía útil. Los métodos más factibles usan deuterio o helio-3. Se necesitarían temperaturas mucho más altas para fusionar el hidrógeno ordinario, el proceso que ocurre en el corazón del sol.

Otro problema es que tanto la fisión como la fusión producen muchos elementos radiactivos de corta duración. Algunos de estos son útiles, y creo que este es el único caso de humanos que controlan la nucleosíntesis por razones económicas en lugar de investigar.

Ver Nucleosíntesis para más detalles.

¡Sí! Simplemente puede hacer una estrella artificial, suministrando cargas de energía, para que pueda iniciar la fusión. O, simplemente bombardea un átomo con núcleos de hidrógeno o helio, se siguen agregando.
Y sí, es posible, todo el proceso comenzó con el hidrógeno. Sí, todos son radiactivos, solo que algunos de ellos toman mucho tiempo. Pero el uranio y otros elementos similares no requieren mucho tiempo para que ocurra la descomposición.

No veo por qué piensas que cada átomo formado por fusión debe ser radiactivo. Lo que se logra a decenas de miles de millones de grados no se desmoronará a solo millones de grados, y mucho menos a temperatura ambiente.

Ya hemos podido fusionar el deuterio estable en helio estable, aunque no a una velocidad lo suficientemente alta como para producir energía utilizable. En teoría, podríamos seguir fusionando dos o más nucleótidos para subir más arriba en la tabla periódica. Algunos de los resultantes serían radiactivos, algunos estables. En la práctica, no podemos alcanzar las temperaturas necesarias en la tierra. Pero dentro de las grandes estrellas, la fusión continúa hasta que se alcanza el hierro. En una estrella que arde normalmente, no va más allá porque la fusión adicional requiere entrada de energía, no salida.

Pero si una estrella se convierte en supernova, las temperaturas aumentan a tal nivel que se crean todo tipo de elementos. Algunos serán estables, otros no. Los inestables decaerán, generalmente rápidamente. Entonces, lo que queda para construir estrellas de segunda generación, y planetas, son los nucleótidos de semivida estables y muy largos.

La radiactividad, por definición, significa descomponerse en otra cosa, así que sí, cualquier isótopo con una vida media más corta que miles de millones de años se ha descompuesto desde los inicios del universo.

La fusión de orden superior es principalmente de unidades de helio-4 (partículas alfa) porque el hidrógeno ya se ha fusionado con el helio a las temperaturas necesarias para una mayor fusión.

De hecho, se formaron todos los elementos estables, así como algunos inestables como el uranio.

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