"Nucleo-" bedeutet "mit Kernen zu tun"; "Synthese" bedeutet "machen", also ist Nukleosynthese die Schaffung von (neuen) Atomkernen.
In der Astronomie - und Astrophysik und Kosmologie - gibt es zwei Hauptarten der Nukleosynthese: die Urknall-Nukleosynthese (BBN) und die Sternnukleosynthese.
In den erstaunlich erfolgreichen Theorien, die im Volksmund als Urknalltheorie bezeichnet werden, war das frühe Universum sehr dicht und sehr heiß. Als es sich ausdehnte, kühlte es ab und das Quark-Gluon-Plasma „gefror“ zu Neutronen und Protonen (und anderen Hadronen, aber ihre Rolle bei BBN war marginal), die heftig wechselwirkten… viele, viele Kernreaktionen. Das Universum kühlte weiter ab und wurde bald zu kalt für weitere Kernreaktionen. Die verbleibenden instabilen Isotope zerfielen ebenso wie die Neutronen, die sich noch nicht in irgendeinem Kern befanden. Die meiste Materie bestand dann aus Wasserstoff (eigentlich nur Protonen; die Elektronen wurden erst viel später zur Bildung von Atomen eingefangen) und Helium-4 (Alpha-Teilchen)… mit einer Prise Deuterium, einem Schuss Helium-3 und einer Spur Lithium -7.
Das ist BBN.
Die Atome in Ihrem Körper - abgesehen vom Wasserstoff - wurden alle in Sternen hergestellt… durch Sternnukleosynthese.
Sterne in der Hauptsequenz erhalten die Energie, die sie durch Kernreaktionen in ihren Kernen erhalten; Außerhalb der Hauptsequenz stammt die Energie aus Kernreaktionen in einer Hülle (oder mehr als einer Hülle) um den Kern. Es gibt verschiedene Kernreaktionszyklen oder -prozesse (z. B. Triple-Alpha-Prozess, Proton-Proton-Kette, CNO-Zyklus), aber das Endergebnis ist die Fusion von Wasserstoff (und Helium) zur Erzeugung von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff usw. die Eisengruppe (Eisen, Kobalt, Nickel). In der roten Riesenphase des Lebens eines Sterns landet ein Großteil dieser Materie im interstellaren Medium… und eines Tages in Ihrem Körper.
Es gibt andere Möglichkeiten, wie neue Kerne im Universum erzeugt werden können (außer BBN und Sternnukleosynthese); Wenn beispielsweise ein hochenergetisches Teilchen (ein kosmischer Strahl) mit einem Kern im interstellaren Medium (oder in der Erdatmosphäre) kollidiert, zerfällt es in zwei oder mehr Teile (dieser Vorgang wird als Spallation der kosmischen Strahlung bezeichnet). Dies produziert den größten Teil des Lithiums (abgesehen vom BBN) 7Li), Beryllium und Bor.
Und noch eines: In einer Supernova, insbesondere einer Kernkollaps-Supernova, werden in den durch die Neutronenflut ausgelösten Kernreaktionen sehr schnell große Mengen neuer Kerne synthetisiert. Dieser "r-Prozess", wie er genannt wird (tatsächlich gibt es mehr als einen), erzeugt die meisten Elemente, die schwerer als die Eisengruppe sind (Kupfer zu Uran), direkt oder durch radioaktiven Zerfall instabiler Isotope, die direkt erzeugt werden.
Möchten Sie mehr erfahren? Hier sind einige Links, die Sie interessieren könnten: Nukleosynthese (Cosmicopia der NASA), Urknall-Nukleosynthese (Martin White, Universität von Kalifornien, Berkeley) und stellare Nukleosynthese (Ohio University).
Auch zu diesem Thema gibt es viele Geschichten aus dem Space Magazine. Zum Beispiel Sterne am Milchstraßenkern „Ausatmen“ von Kohlenstoff, Sauerstoff, Astronomen simulieren die ersten nach dem Urknall gebildeten Sterne und Neutronensterne haben Krusten aus Superstahl.
Schauen Sie sich diese Astronomy Cast-Episode an, die speziell auf diesen Artikel im Leitfaden zum Weltraum zugeschnitten ist: Nukleosynthese: Elemente von Sternen.
Quellen:
NASA
Wikipedia
UC Berkeley
