¿Cómo se hicieron los elementos pesados ​​del hierro al uranio?

Entonces, supongo que sabes cómo ocurre la fusión hasta el hierro (podemos discutir sobre eso más adelante)
Lo que sucede en la estrella es que hay suficiente energía, digamos 100 voltios de electrones para que los átomos se fusionen con el hierro, y tal vez sea como 400-500 para el uranio.
Cuando la estrella explota, es un
& nbsp; explosión cataclísmica que produce energía que es más que una galaxia entera que podría contener 100 mil millones de estrellas.
Por lo tanto, es bastante obvio que se alcanzaría la barrera de 400-500 megavoltios de electrones y que los núcleos han ganado tanta energía para fusionarse.
¿Por qué tanta energía?

Que yo sepa, hay dos factores
1) Se requiere la energía para superar la fuerza repulsiva entre los dos núcleos cargados positivamente y a medida que aumenta el número atómico, esta energía requerida aumenta.
2) Por lo general, cuando la fusión tiene lugar, se supone que un protón se convierte en un neutrón y el neutrón es un poco más pesado que el protón, por lo que se necesita algo de energía para esta masa adicional.

Y los elementos artificiales.
Entonces, es simple, simplemente bombardeamos núcleos ligeros en núcleos pesados, y estos protones y neutrones dentro del más ligero pueden sangrarse en los núcleos más pesados.
Podríamos tener suerte cuando demasiados pegan en los núcleos más pesados ​​para que se formen núcleos mucho más pesados.
La sangría ocurre cuando estos núcleos son atraídos por el otro a través de la fuerza fuerte

Lo bombardeamos a altas velocidades para que podamos vencer la fuerza repulsiva.

La mayoría de las personas responderán a las supernovas. Esto es probablemente válido. Sin embargo, una complicación es la cuestión de cuánto de ese material sale. En una supernova de colapso del núcleo, queda mucho material de elementos pesados ​​en el núcleo colapsado. Algunas supernovas no dejan un núcleo colapsado. Estos podrían ser una mejor fuente.
Hay una segunda fuente, la mayoría de la gente no menciona. Lo creas o no, las estrellas como nuestro sol también pueden hacer elementos pesados ​​(aunque solo para bismuto, no para uranio). Sí, lo sé, el sol no tiene la masa para generar las condiciones para fusionar carbono u oxígeno en el núcleo. Sin embargo, tarde en su fase gigante roja está la asíntota fase gigante roja. Durante este tiempo, los elementos moderadamente pesados ​​(hierro) ya presentes en el sol (de estrellas anteriores que hicieron supernova) pueden formar elementos más pesados ​​……
Esto se llama el proceso s. (S para lento, porque la desintegración beta que se describe a continuación ocurre más rápido que la absorción de neutrones). Involucra a los núcleos de estos elementos que absorben neutrones. Luego se descomponen por emisión beta (ganando un protón y, por lo tanto, elevando el número atómico) antes de ser golpeados por otro neutrón. Algunos elementos sorprendentemente pesados ​​se pueden hacer de esta manera. Cuando el sol (o las estrellas similares al sol) finalmente mueren, liberan las capas externas que contienen estos elementos.
El proceso en supernovas es el proceso r (r significa rápido).

Hay dos preguntas allí: primero, ¿cómo se forman naturalmente los elementos más pesados ​​que el hierro?

Este proceso cuesta energía, por lo que no ocurre por fusión ordinaria en estrellas, se requieren circunstancias muy inusuales para que suceda.

La respuesta es que es muy probable que se formen principalmente en condiciones de flujo de neutrones extremadamente alto que ocurre durante las explosiones de estrellas pesadas, cuyos núcleos están hechos principalmente de hierro-56, en realidad de Ni-56, en el punto del colapso. El colapso crea un enorme flujo de neutrones en la estrella en explosión, y los elementos pesados ​​se forman mediante sucesivas absorciones de neutrones a partir de elementos del grupo de hierro.

Son posibles otros mecanismos que involucran estrellas, y se proponen, pero esta es, en mi opinión, la forma más probable en la que realmente sucede, para la gran mayoría de elementos más pesados ​​que el hierro.

Los flujos de neutrones son tan altos en una supernova que inicialmente estos núcleos son demasiado ricos en neutrones para ser estables, por lo que ambos gotean los neutrones y la desintegración beta hacia la línea de estabilidad. Este proceso puede construir todos los elementos que se encuentran naturalmente y también aquellos que las personas pueden sintetizar artificialmente. La explosión de la estrella distribuye los elementos más pesados ​​en el espacio.

La segunda pregunta es, ¿cómo sintetizamos artificialmente elementos superpesados ​​como el ununpentium, también llamado eka-bismuto?

La respuesta es que esto se hace colisionando diferentes núcleos usando un acelerador, con la cinemática correcta para que pueda ocurrir una reacción de fusión y se forme una pequeña cantidad del elemento superpesado. Solo se han observado unos 50 núcleos de eka-bismuto, y el isótopo más estable, Uut-289, vive solo unos 200 milisegundos.

Por lo general, las posibilidades de formar un elemento superpesado en una colisión nuclear son más altas cuando la cinemática es tal que se produce un aterrizaje relativamente suave de los dos núcleos en colisión, y esto requiere colisionar un ion ligero con un ion pesado. No podemos duplicar los flujos de neutrones que ocurren en las supernovas, por lo que los humanos deben hacer esto de una manera muy diferente a la de las estrellas. Para formar Uut-289, se hicieron colisiones de muchos iones de calcio-48 con muchos iones de americio-243.

Supernovas

Cuando una estrella masiva ha agotado su combustible, ya no puede soportar su propio peso con la presión de radiación. La implosión resultante aplasta los núcleos pesados, formando todos los elementos del universo que son más pesados ​​que el hierro.

Y, para citar a Neil de Grasse Tyson: “Estás hecho de material estrella”.

Todo el hierro, el níquel, el yodo, el cobre y otros elementos pesados ​​que constituyen una pequeña fracción de su cuerpo proviene de estas explosiones. Una fracción significativa del resto de ustedes también, incluida la mayor parte del carbono, nitrógeno y oxígeno.

Una pequeña cantidad de su cuerpo está hecha de hidrógeno primordial, sobrante de los inicios de nuestro universo.

Durante la formación del universo hace unos 14 mil millones de años en el llamado ‘Big Bang’, solo se formaron los elementos más livianos: hidrógeno y helio junto con pequeñas cantidades de litio y berilio. A medida que la nube de polvo y gases cósmicos del Big Bang se enfrió, se formaron estrellas, que luego se agruparon para formar galaxias.
Los otros 86 elementos encontrados en la naturaleza se crearon en reacciones nucleares en estas estrellas y en enormes explosiones estelares conocidas como supernovas.
Durante la mayor parte de sus vidas, las estrellas fusionan hidrógeno elemental en helio en sus núcleos. Dos átomos de hidrógeno se combinan en una serie de pasos para crear helio-4. Estas reacciones representan el 85% de la energía del sol. El 15% restante proviene de reacciones que producen los elementos berilio y litio.
Cuando el núcleo de una estrella se queda sin hidrógeno, la estrella comienza a extinguirse. La estrella moribunda se expande en un gigante rojo, y esto ahora comienza a fabricar átomos de carbono fusionando átomos de helio.
Las estrellas más masivas comienzan una serie adicional de etapas de quema nuclear o reacción. Los elementos formados en estas etapas varían desde oxígeno hasta hierro.
Durante una supernova, la estrella libera grandes cantidades de energía, así como neutrones, lo que permite la producción de elementos más pesados ​​que el hierro, como el uranio y el oro. En la explosión de supernova, todos estos elementos son expulsados ​​al espacio.

Hierro y es el final de la línea para la fusión exotérmica. La síntesis de núcleos estelares de elementos más pesados ​​ocurre en unos pocos segundos durante la explosión de una supernova, lo que crea esos elementos más pesados ​​y los extiende por el espacio.

Si realiza una búsqueda en Google de síntesis de núcleos estelares, encontrará una amplia gama de sitios web sobre el tema.

El uranio es un subproducto de una explosión de supernova. En un horno nuclear de estrellas, el gas hidrógeno se fusiona consigo mismo para crear helio. Una vez que se agota el hidrógeno, el helio comienza a fusionarse consigo mismo para formar elementos más pesados ​​hasta el hierro. Una vez que las grandes estrellas extraen la mayor parte de la energía de su combustible nuclear, explotan de una manera MUY GRANDE. En el intenso calor de esta explosión, los elementos más pesados ​​que el hierro se fusionan de las “cenizas” en el horno nuclear.

Por ejemplo, cuatro núcleos de hidrógeno (un protón cada uno) se fusionan a través de una serie de reacciones en un núcleo de helio (dos protones y dos neutrones). Eso es lo que sucede en nuestro sol, y produce la energía que calienta la Tierra.

Pero cuando la fusión crea elementos que son más pesados ​​que el hierro, requiere un exceso de neutrones. Por lo tanto, los astrónomos suponen que los átomos más pesados ​​se acuñan en explosiones de supernovas, donde hay un suministro inmediato de neutrones, aunque se desconocen los detalles de cómo sucede esto. Más recientemente, algunos científicos han especulado que al menos algunos de los elementos más pesados, como el oro y el plomo, se forman en explosiones aún más poderosas que ocurren cuando dos estrellas de neutrones, pequeños cuerpos estelares quemados, chocan y colapsan en un negro agujero.

Uno de los procesos es la captura de neutrones (dos procesos, en realidad: la captura rápida de neutrones y la captura lenta de neutrones son procesos distintos). Pero, como otros dijeron, abundan las buenas fuentes en la web. Prueba la nucleosíntesis como punto de partida.

Supernova, principalmente. La explosión de una supernova tiene tanta energía que puede producir los elementos superiores. Probablemente produce elementos que son aún más altos, pero decaerían tan rápido como para ser irrelevantes.

¡Buena pregunta! Creo que la tierra está hecha de escombros de un viejo sol, no nuestro actual. Y que los elementos pesados ​​se crearon en ese viejo sol mediante la fusión de elementos más ligeros.

Además de las supernovas, las colisiones de estrellas de neutrones:

https://www.sciencenews.org/arti …

En novas y supernovas. Las estrellas que colapsan son los únicos objetos con suficiente presión y energía para fusionar núcleos atómicos pesados ​​y liberarlos nuevamente en el espacio.