Periodensystem

Woher kommen die schweren Elemente?

Im gesamten Universum sind schwerere Elemente als Wasserstoff und Helium äußerst selten. Das Universum besteht aus drei Viertel Wasserstoff und einem Viertel Helium. Alle anderen Elemente zusammen machen weniger als 1% des Universums aus.

Denn das Universum am Urknall ist mit der aktuellen Versorgung mit Wasserstoff und Helium entstanden. Alle anderen Elemente bildeten sich dann schwer in den Sternen. Wie schwierig dieser Prozess gewesen sein muss, zeigt die Tatsache, dass in den mehr als 13 Milliarden Jahren, in denen das Universum existiert hat, weniger als ein Prozent der ursprünglichen Wasserstoffmenge in schwerere Elemente umgewandelt wurde.

Diese Elemente werden durch eine Reihe von Fusionsprozessen in den Sternen aufgebaut. Hieraus kann jedoch nur Eisen hergestellt werden, das die Ordnungszahl 26 hat. Dies liegt daran, dass Eisenfusionsprozesse viel mehr Energie verbrauchen als sie freisetzen. Die Bildung schwererer Elemente als Eisen, wie Uran mit der Ordnungszahl 92, ist so schwierig, dass es praktisch unmöglich ist. Elemente, die schwerer als Eisen sind, machen im kosmischen Maßstab nur ein Millionstel aller Elemente aus. Und deshalb sind Elemente wie Gold, Platin und Uran so selten und teuer.

Entstanden in Supernova-Explosionen

Alle Elemente, die schwerer als Eisen sind, entstehen bei Supernova-Explosionen beim Einfangen von Neutronen. In einem Supernova-Burst wird eine große Menge Neutronen erzeugt. Da Neutronen elektrisch neutral sind, können sie mühelos die vorhandenen Atomkerne von Eisen oder leichteren Elementen durchdringen. Isotope werden mit einem erheblichen Neutronenüberschuss gebildet, was zu instabilen radioaktiven Kernen führt.

Beispielsweise kann ein Eisenatom schnell fünf Neutronen einfangen, was es so instabil macht, dass es sofort zu Kobalt mit der Ordnungszahl 27 zerfällt. Auf diese Weise können Elemente gebildet werden, die schwerer als Eisen sind. Für eine Supernova-Explosion bleibt jedoch nicht viel Zeit, da die Neutronenstrahlung bald verschwindet. Und von allen Sternen enden nur sehr wenige - nur die schwersten - in Form einer Supernova.

Eine neue Theorie geht daher davon aus, dass der Löwenanteil der schwersten Elemente wie Gold und Uran auf die noch intensiveren Prozesse zurückzuführen ist, die bei der Kollision zweier Neutronensterne ablaufen.

Video: Entwicklung schwerer Sterne zur Supernova. Josef M. Gaßner (Februar 2020).

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