Hur många kemiska element finns det?

Ett kemiskt element är en typ av atom, som väte eller syre. Från och med 2011 hade 118 element observerats, med 98 av dessa som inträffade naturligt på jorden. 20 element skapas artificiellt i kärnreaktorer eller partikelacceleratorexperiment. Det första syntetiska elementet som skapades i betydande mängder var plutonium, element 94. Plutonium är också den tyngsta atomen som finns naturligt på jorden. Med en halveringstid på bara 80 miljoner år förekommer plutonium i extremt små mängder i uranmalmer.

nutidens kemiska element kommer från en av tre källor: supernova nukleosyntes, stellar nukleosyntes och Big Bang nukleosyntes. Nukleosyntes inträffar när atomkärnor pressas så nära och vid så hög värme att de övervinner den ömsesidiga avstötningen av deras elektronskal och producerar tyngre kärnor. På detta sätt kan vätekärnor smälts in i heliumkärnor, som i sin tur kan smälta in i kolkärnor, om förhållanden med tillräckligt humörAture och tryck uppnås.

I början var universum så varmt och tätt att det bestod av ingenting annat än fria kvarkar - beståndsdelarna av protoner och neutroner - elektroner och strålning. Efter en miljondel av en sekund började kvarkar smälta in i baryoner: protoner och neutroner. Under de första tjugo minuterna efter Big Bang överskred universum temperaturen den i mitten av de ljusaste stjärnorna, med en densitet större än luft. Under denna period kolliderade protoner och neutroner energiskt för att bilda större kärnor: deuterium och två isotoper av helium. 25 procent av allt materiet i universum omvandlades till helium, med cirka 75 procent väte, tillsammans med spårmängder av tyngre element som litium. Detta liknar det aktuella dagens förhållande mellan kemiska element.

De första stjärnorna bildades cirka 300 miljoner år efter Big Bang, iItiating en annan form av nukleosyntes som kallas stellar nukleosyntes. I stellar nukleosyntes genomgår kraftigt komprimerad materia i mitten av en stjärna kärnfusion, släpper stora mängder energi och balanserar ut krafterna för tyngdkraften som agerar för att kollapsa stjärnan. Detta kan betraktas som en kontinuerligt exploderande H-bomb. Element upp till järn på den periodiska tabellen bildas i stellar nukleosyntes.

För att skapa ett element som är tyngre än järn kräver en annan typ av nukleosytes, supernova nukleosyntes. Supernovae inträffar när stjärnor kollapsar katastrofalt efter att ha konsumerat allt sitt kärnbränsle i deras kärnor. Stjärnens atmosfäriska kuvert kollapsar inåt på grund av tyngdkraften, som studsar av en kärna gjord av nästan inkomprimerbar "elektron degenererad" fråga. Under denna plötsliga studs smälts flera procent av stjärnmaterialet in i tyngre element nästan omedelbart. Detta släpper tillräckligt med energi för att supernova överträffar sin värdgalaxy i dagar eller veckor. Elements tyngre än järn syntetiseras under denna otroligt energiska kosmiska händelse.