Astronomická společnost Chomutov

                                                                               ^{další články               +}      

kosmologie

přidáno  07.04.2020

První jaderné sloučení

Zpět k vesmíru v počátečním extremně horkém stavu. Čím více chladl, vznikalo stále více částic, které se navzájem nezničily. Vesmír "vykristalizovával". Ještě nebyly žádné atomy. Zatím byly jen jednotlivé díly, totiž elektrony, negativně naládované částice a kvarky. V počáteční fázi, když byl vesmír horký kolem triliónu stupňů celsia, začaly se tvořit tzv. jaderné částice, takže protony a neutrony.

Neutrony jsou nestabilní, dokud jsou volné, to je nevázané v atomu. Jejich čas rozpadu je 878,22 sekund. To znamená, jestliže se chtějí stavět atomová jádra, musí si pospíšit. Atomová jádra se sestávají nejen z protonů. Jen jedno atomové jádro obsahuje jen jeden proton, a sice vodík. Helium má už dva protony (a dva neutrony). Za 878 sekund je už polovina neutronů rozpadlých. V co? V elektrony, protony a ještě v jiné částice, které nás ale teď nezajímají. Moc času na tvorbu atomových jader na počátku vesmíru tedy není. Pár minutek a je po všem.

Mezitím se vesmír dál rozpínal a chladnul. Všechno teď muselo proběhnout rychle. Bylo důležité, aby se neutron nerozpadl až příliš rychle. Jinak by se atomy neutvořily. Ale vesmír se současně nesměl rozpínat moc rychle. Tyhle dva procesy musely probíhat fantasticky vyváženě!

Kdyby měl vesmír jiné vlastnosti, nebyli bychom tady a nediskutovali o tom. Dá se říct, nedivme se, že má kočka otvory v kožichu tam, kde jsou její oči ... hi hi hi. Ale co kdyby to bylo jinak? Jinak než to všechno dnes je. Jestliže se o tom začne přemýšlet, zjistí se velice rychle, že je to všechno velice jemně vyladěno!

Takže asi po první minutě existence vesmíru se vytvořily jaderné částice, protony a neutrony. A teď nastalo počáteční jaderné slučování. Všechna jiná jaderná sloučení se udály později ve hvězdách. Ale o tom zase jindy ... chi chi chi. Teď jsme teprve na samém počátku VŠEHO! Teď se tvoří první dva elementy periodické soustavy, a sice vodík a helium. Helium má dva protony a dva neutrony. Takže se musí vybudovat jádro, které na jednu stranu "chytí" neutrony - jinak se rozpadnou - a na druhou stranu musí dát dohromady dva protony. Protony které jsou kladně nabity, to je problém. Stejně nabité částice se odpuzují. Jestliže se má vytvořit atomové jádro, musí být nějaká síla, která je silnější než odpudivá síla nabitých částic. Takže jsou zapotřebí nejméně dvě síly do "hry". Elektrostatická odpudivost těch dvou stejně nabitých částic a naproti síla, co by je udržela pohromadě.

Při tom si musíme uvědomit, jak je atomové jádro malinkaté. Když si představíme atom veliký jako prvoligový fotbalový stadión (čili hodně velký), tak elektron obíhá někde na úrovni posledních řad no a jádro uprostřed výkopového kruhu má velikost rýžového zrnka. To je velice, velice, velice malá věcička. Ale je v ní 99,9 % hmotnosti celého atomu. Takže se musí podařit donutit protony dát dohromady, aby se malý okamžik držely u sebe. Pak se musí jěště jeden z protonů proměnit na neutron. Tím pádem se vytvořilo jádro proton-neutron, takže deuterium, též nuklid vodíku (těžký vodík). A pak sloučením dvou jader nuklidů vodíku se utvoří jádro helium.

Teorie velkého třesku předpověděla, že jestliže se ten horký třesk opravdu udál, tak musí vesmír obsahovat ze tří čtvrtin vodík a z jedné čtvrtiny helium. To se také zcela potvrdilo.

Takže po třech minutách se utvořily jádra vodíku a helia ... a to bylo vše. Pak už nic. Proč ne? No jo, vesmír se mezitím ještě více rozpínal a chladnul. Teplota klesla a hustota zřídla. Tady se už žádné částice nemohly potkat. Ve vesmíru už nebylo možno vytvářet nějaké elementy. Jediné co teď zůstalo bylo vzájemné působení hmoty a záření. Konec.

Příštích 400'000 let se odehrály zcela znuděně. Ve vesmíru bylo stále příliš mnoho energie na to, aby tato atomová jádra zachytila a udržela elektrony, které jsou zapotřebí, aby se vytvořily stabilní atomy. Okolní poletující částice je stále vyrážejí pryč. Atomy, kterým chybí elektrony, jsou nabité částice, neboť nesou elektrický náboj ... a nazýváme je ionty. Aktivita částic zabraňuje světlu, aby letělo na větší vzdálenost. Částic a volných elektronů je tolik, že neustále blokují pohyb světelných fotonů, pohlcují je a odrážejí.