138억 년 전 우주에서 <물질이 태어난 순간>(4/4)

138억 년 전 우주에서 <물질이 태어난 순간>(4/4)

--단 <10억분의 1초>로 이 세계의 모든 것이 폭탄이 폭발하듯 탄생...!

138억 년 전의 우주에서 <물질이 태어난 순간>--

 

 

4, 불덩이 속에서 일어난 <2개의 입자의 충돌>

 

불덩이 속에서 2개의 입자가 충돌하여 보다 무거운 원소를 일보 일보 만드는 반응을 일으킨다.

먼저 우주의 연령이 약 3분이 될 때까지에 양자와 중성자가 충돌하여 중수소를 만들게 된다. 그리고 만들어진 중수소와 중수소가 충돌하여 삼중수소 혹은 헤륨3(양자2게와 중성자 1개로 된)을 마들어 삼중수소 혹은 헤륨3과 중수소가 충돌하여 해륨4(양자2개와 중성자 2개로 됨)을 만든다. 삼중수소는 방사선(베타선)을 내어 붕괴하고 헤륨3을 만든다. 여기까지가 약 5분으로 왼료된다.

 

이어서 헬륨4에 삼중수소나 헬륨3이 충돌함으로써 리튬(영: lithium)이나 베릴륨(영: beryllium) 등의 더 무거운 원자핵이 만들어진다. 여기까지 약10분이다. 이리하여 우주전체가 핵윤합반응이 차차 일어난 것이다. 베릴륨은 150일 후에 리튬으로 붕괴한다. 이리하여 우주전체에서 리튬까지 만들어진다.

 

항성 속과 같은 더 고밀도의 환경이라면 2개의 입자가 충돌하는 핵융합반응에 의하여 다시 무거운 원소도 만들어졌는지 모르지만 빅뱅 직후의 우주 전체의 밀도로는 여기까지이다. 이 우주초기의 원소합성은 <빅뱅원소합성>이라 불린다.

 

헬륨4는 빅뱅원소합성에 의하여 만들어지는 원소 속에서도 매우 안정하기 때문에 원소의 중량비로서 실로 약 4분의 q이라는 많은 양이 합성되는 것이다.(약4분의 3은 수소이다) 우주의 영령이 약 1초인 때 중성자의 수는 양자의 수의 7분의 1이엇다. 우주에 있는 중성자가 거의 모두 헬륨4로 바뀐다고 가정하여 계산하면 합성되는 헬륩4는 중량비로서 원소 전체의 4분의 1이 된다. 이론적으로 도출된 이 값이 관측데이터와 완전히 일치한다. 이래서 빅뱅원소합성은 빅뱅우주모델을 지탱하는 3개의 관측사실의 하나가 되고 있다(다른 2개는 우주팽창과 우주마이크로파배경방사의 존재이다)

 

그런데 매우 이상하지만 작금 모든 전자기기에 사용되고 있는 리튬이온전지에 사용되는 리튬은 실은 빅뱅원소합성이 주된 근원이 아니다. 그 다수는 고에너지 우선양자 등에 의한 항성의 표면의 탄소, 질소, 산소의 파고에 의하여 만들어진 성분이다. 곧 태양계가 태어나는 더 전에 존재하고 있던 항성의 표면에 만들어진 리튬이 그 항성의 사후 다른 원소와 함께 45.4억 년 전에 지구에 들어온 것이다.

 

그리하여 복잡한 원소의 기원의 바리에이션이 태어나는 이유는 우리들의 태양계가 은하계의 원반부분에 탄생한 데 있다. 은하의 원반부는 우주선의 양이 많고 또 빈번히 항성이 생사가 반복되는 환경이었다.

출처=https://gendai.media ›