Nastanak hemijskih elemenata

Kad je vasiona stvorena pre oko 15 milijardi godina nastali su samo vodonik i kiseonik. Samo ta dva laka elementa mogla su da prežive i izrone iz neverovatnog vrtloga kosmičkog rađanja. Ali svima je poznato da je svet oko nas sastavljen od mnogo težih elemenata. Tu ima kiseonika i azota u vazduhu koji udišemo, kalcijuma i kalijuma u našim kostima, a gvožđe je u krvi koja teče našim venama.

Nijedan od ovih težih elemenata nije bio deo prvobitne vatrene lopte iz koje se rodila vasiona. Oni nisu stvoreni u unutrašnjosti zvezda male mase. Te zvezde nisu sposobne da stvore elemente teže od ugljenika i kiseonika. Ali, u dubinama masivnih zvezda, čija je masa 50 do 60 puta veća dolazi do mnogih egzotičnih termonuklearnih reakcija. Videli smo da u poznom životu ovakvih zvezda temperatura raste na nekoliko milijardi stepeni. U takvom paklu kuju se teži elementi.

Do sada je analiziran samo uloga nuklearnih reakcija u nastanku energije zvezda, ali te iste reakcije igraju i drugu važnu ulogu. Baš te reakcije odgovorne su za nastanak sveta u kome živimo. Evolucija hemijskih elemenata ‘spaja’ nuklearnu fiziku i astronomiju, to je vrlo kompleksna oblast, ali i vrlo važna u savremenoj astronomiji.

Danas je poznato 110 različitih hemijskih elemenata, od najprostijeg vodonika, koji u jezgru ima jedan proton, do najsloženijeg, otkrivenog 1994 godine sa 110 protona u jezgru. Svi hemijski elementi mogu se naći u nekoliko različitih oblika, odnosno izotopa, svaki izotop ima isti broj protona ali broj neutrona je različit. U svakodnevnom životu pod nazivom elementa podrazumeva se najrasprostranjeniji i najstabilniji izotop nekog elementa. Neki elementi i mnogi izotopi su radioaktivno nestabilni i spontano se raspadaju na lakša, stabilnija jezgra.

Elementi sa rednim brojevima do 81 su stabilni elementi koji se nalaze na Zemlji i oni izgrađuju većinu objekata u Univerzumu. Sledećih 10 elemenata je radioaktivno, ali oni se nalaze na našoj planeti. Bez obzira što je njihov period poluraspada (vreme za koje se polovina prisutnog broja radioaktivnih jezgara raspadne na lakša jezgra) vrlo dug, milion ili čak milijardu godina, oni su retki na Zemlji, meteoritima i uzorcima sa Meseca. Prisustvo ovih elemenata nije zabeleženo na zvezdama iz jednostavnog razloga – ima ih suviše malo da bi stvorili spektralne linije koje je moguće detektovati.
Osim ovih 10 prirodnih radioaktivnih elemenata postoji još 17 radioaktivnih elemenata ali oni se stvaraju veštačkim putem, u posebnim, laboratorijskim, uslovima. U uzorcima sakupljenim nakon nuklearnih proba takođe je registrovano prisustvo ovih elemenata. Za razliku od prirodno radioaktivnih elemenata period poluraspada ove grupe elemenata je mnogo kraći. Posledica brzog raspada je to da se ovi elementi ne mogu naći u prirodi. Poznata su još dva hemijska elementa: promethium – stabilan element koji je nađen na našoj planeti jedino kao sporedni produkt eksperimenata u nuklearnim laboratorijama; technetium – nestabilan element koji se nalazi na nekim zvezdama ali ga nema na Zemlji.