Feeds:
Inlägg
Kommentarer

Posts Tagged ‘Stjärnavfall, Kärnavfall, Fusion, Atomer’

Eller rättare sagt ”stjärnavfall”. Hur hemskt det än låter så består våra kroppar uteslutande av atomer som skapats genom kärnreaktioner inuti stjärnor. Vi kan med stolthet titulera oss som Herr och Fru Kärnavfall, Atomsopa…eller något annat passande.

Vid universums födelse expanderade universum i tid och rum. Stora mängder energi kondenserade till materia enligt Einsteins berömda E=mc2. Efterhand som universum svalnade bildades, bland mycket annat, protoner och neutroner. Vätekärnor (en proton) fanns i stora mängder i universums vi denna tidpunkt.

För att sätta detta i relation till något som är något sånär begripligt: Den energi som kondenserade till en massa jämförbar med en vuxen man på 80 kg motsvarar Ringhals elproduktion under drygt 70 år. Ringhals producerar drygt 20% av Sveriges elektricitet. Big Bang måste således ha varit en rätt rejäl smäll! Missförstå mig rätt.

Årets Nobelpristagare i fysik har arbetat fram teorier om hur asymmetri i fördelningen mellan materia och antimateria möjliggjort det universum vi nu lever i. Undrar hur det hade känts att leva i ett universum som bygger på antimateria? Troligtvis ingen skillnad alls.

Genom kärnsyntes skapades även kärnor av deuterium (en neutron och en proton) och helium (två neutroner och två protoner). Efter drygt 300 000 år hade universum svalnat såpass att elektroner tilläts slå följe med dessa atomkärnor – de första atomerna bildas – väte, deuterium och helium. Den energi som krävs för att skapa ytterligare tyngre atomslag var sedan länge försvunnen.

I universums gigantiska moln av dessa gaser bildades lokala förtätningar. Där densiteten blev tillräckligt stor tändes slutligen stjärnor. Genom fusion av lättare atomkärnor och neutroner i stjärnans inre skapades successivt allt tyngre atomer. Stjärnor kan under sin livstid endast producera atomkärnor med maximalt 26 protoner, dvs järn – men vid järn tar det stopp, tillsvidare.

För att skapa tyngre atomkärnor än järn krävs att stjärnan först bränner ut sig själv, vilket kan ta allt från miljoner år till flera miljarder år. Mindre stjärnor lever längre än större. Beroende av en stjärnas storlek avslutas dess liv på olika sätt. Om den är tillräckligt stor kommer stjärnan upphöra att existera med en jättesmäll – en supernova – där de yttersta lagren materia slungas utåt. Kvar blir en neutronstjärna eller ett svart hål. Supernovor kan även skapas om två mindre stjärnor förenar sig och når ”kritisk massa”. Det är i dessa enormt kortvariga men energirika explosioner ämnen tyngre än järn skapas. I samband med dessa explosioner slungas de atomslag som skapats under solens livstid ut i universum. Om denna materia återvinns och dras in i ett nytt moln av vätgas som sedan komprimeras till en stjärna så finns nu alla byggstenar tillgängliga för att bilda planeter och eventuellt liv på dessa.

Hur livet, som vi känner det, kan skapas ur denna soppa av atomer och energi är värt all eftertanke; atomer som bildar molekyler som sedan bildar proteiner mm som i sin tur ingår i större strukturer som i slutänden får liv och eget tänkande.

Fantastiskt!

De flesta atomer i vår omgivning är idag stabila. Annat var det förr. Den atomsoppa som skapades och sedan spreds genom supernovor var extremt radioaktiv pga att endast ett fåtal av de kombinationer av protoner och neutroner (nuklider) som bildades i supernovorna var stabila. De flesta instabila och radioaktiva atomkärnorna kom efterhand att helt falla sönder till stabila atomkärnor. Idag finns knappt tio ”naturliga” radioaktiva modernuklider kvar på jorden som har sitt ursprung från supernovor. De två viktigaste av dessa är Uran-238 och Uran-235. Det är mycket turligt för oss att dessa atomkärnor faller sönder så pass långsamt – hälften av dem finns nämligen kvar efter 4,5 respektive 0,7 miljarder år. En annan ofantligt turlig egenskap med dessa atomkärnor är att de kan klyvas av neutroner. Hade deras halveringstid av någon anledning varit kortare, eller att de inte gick att klyva, så hade vi inte kunnat utnyttja dem som bränsle i våra kärnkraftverk.

Otroligt är ordet!

Annonser

Read Full Post »