Originea și dispersarea elementelor chimice în Univers
Elementele chimice, fundamentale pentru constituția materiei, își au rădăcinile în multiple procese cosmice, începând cu Big Bang-ul și continuând în miezul stelelor, supernove și alte fenomene stelare. Deși în primele stadii ale universului au fost create doar cele mai ușoare elemente, generarea celor mai complexe a condus în final la dezvoltarea unei diversități de atomi, esențiali nu doar pentru structura materiei, ci și pentru existența vieții.
Primii atomi după Big Bang
La scurt timp după Big Bang, adică în primele trei minute ale existenței sale, Universul a experimentat un proces denumit nucleosinteză primordială. În această etapă, temperaturile și densitățile extrem de ridicate au permis formarea unora dintre cele mai simple nuclee: hidrogenul (H), heliul (He) și într-o proporție mult mai mică litiul (Li), precum și alți izotopi ușori cum ar fi deuteriul (un izotop al hidrogenului).
Generarea altor atomi mai grei a fost restricționată de „gaura nucleară” la masele atomice 5 și 8 — nu există nuclee stabile compuse din 5 sau 8 nucleoni. Acesta a fost un obstacol depășit mult mai târziu, în interiorul stelelor, prin procesul triplu-alfa, când trei nuclee de heliu-4 se combină pentru a forma carbon (C) — primul element chimic cu o chimie semnificativă.
Răcirea Universului și epoca întunecată
Pe măsură ce Universul a evoluat, temperatura sa a scăzut. Această răcire a permis protonilor și neutronilor să se unească stabil, formând atomi. Până la aproximativ 377.000 de ani după Big Bang, Universul era o plasmă opacă, unde fotonii erau capturați între particule. După această fază, atomii au început să se stabilizeze (recombinația) și lumina a început să circule, marcând momentul în care a apărut radiația cosmică de fond — o relicvă a acelei epoce timpurii.
A urmat o eră denumită “Dark Age”, care a continuat până la nașterea primelor stele, la aproape 1 miliard de ani după Big Bang. În acest interval, norii de hidrogen s-au contractat sub influența gravitației, generând primele galaxii, stele și ulterior sisteme planetare.
Structura elementelor chimice simple
Fiecare element chimic este identificat prin numărul său atomic — adică numărul de protoni din nucleu. Hidrogenul, având un singur proton, este cel mai simplu și totodată cel mai abundent element din Univers. Pe poziția a doua se află heliul, urmat de oxigen, deși în cantități semnificativ mai mici.
Discrepanțele de abundență se explică destul de simplu: mai multe etape și condiții energetice sunt necesare pentru a genera atomi mai grei, ceea ce îi face mai puțin comuni. În timp ce stelele pot produce elemente până la fier (Fe), cele mai grele sunt generate prin fenomene mai intense, cum ar fi explozia supernovelor.
Cele mai grele și rare elemente
Elementele chimice cu un număr atomic mai mare decât plutoniul (elementul 94) nu se formează în mod natural, ci sunt sintetizate în laboratoare specializate. Oganessonul (Og), cel mai greu element cunoscut (număr atomic 118), are o perioadă de înjumătățire de mai puțin de o milisecondă.
