बिग बैंग में भारी तत्वों का उत्पादन क्यों नहीं हुआ?


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बिग बैंग के फौरन बाद, तापमान प्लैंक तापमान से ठंडा हो गया। एक बार तापमान 116 गिगाकेल्विन तक कम हो गया, न्यूक्लियोसिंथेसिस हुआ और हीलियम, लिथियम और अन्य तत्वों की ट्रेस मात्रा का निर्माण हुआ।

हालांकि, अगर बिग बैंग के तुरंत बाद तापमान इतना अधिक था, तो ज्यादा भारी तत्वों का उत्पादन क्यों नहीं किया गया? 116 गीगाकेल्विन स्पष्ट रूप से फ्यूज के लिए कार्बन और ऑक्सीजन जैसे तत्वों के लिए आवश्यक तापमान से बहुत ऊपर है। इसके अलावा, उन तापमानों पर अधिकांश प्रोटॉन को नहीं होना चाहिए, जो ब्रह्मांड को ज्यादातर भारी तत्वों के साथ छोड़ रहे हैं?


यह आपके प्रश्न (शायद 86%) के लिए 100% सबसे अच्छा स्पष्टीकरण नहीं है, लेकिन बहुतायत और आदिम तत्वों के प्रतिबंधों के लिए एक ठोस ठोस तर्क के लिए इस पेपर की जांच करें ।
लेजरयेटी

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Google खोज: पहला परिणाम Phys.stackexchange.com/questions/199632/…
Rob Jeffries

@RobJeffries हाँ, मैं थोड़ा बेवकूफ महसूस कर रहा हूँ ...
सर कम्फर्ट

उत्तर कुछ मायनों में इस एक के पूरक हैं।
रोब जेफ्रीज

जवाबों:


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मुझे लगता है कि आपकी विचार प्रक्रिया में त्रुटिपूर्ण है कि आप यह मानते हैं कि तापमान में भारी वृद्धि से आपको भारी तत्व मिलने की गारंटी है। यह जितना अजीब लग सकता है, यह कुछ कारणों से (विशेष रूप से बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस (बीबीएन)) के दौरान ऐसा नहीं है। वास्तव में, यदि आपने एक हाइड्रोजन-केवल स्टार लिया और इसे सुपरनोवा बना दिया, तो आपको भारी तत्व नहीं मिलेंगे जैसे कि आप वर्तमान सितारों को सुपरनोवा में देखते हैं।

BBN Timescale

विचार करने के लिए एक प्रमुख बिंदु यह है कि बीबीएन युग की गणना केवल ~ 20 मिनट तक की जाती है। तत्वों को बनाने के लिए वास्तव में इतना समय नहीं है। ज़रूर, सुपरनोवा एक तात्कालिक फ़्लैश में होता है, लेकिन वहाँ अन्य चीजें चल रही हैं, जो मुझे एक सेकंड में मिलेंगी। यहाँ मुख्य बिंदु यह है कि फ़्यूज़िंग में समय लगता है और 20 मिनट में भारी तत्वों को बनाने में उतना समय नहीं लगता है।

ड्यूटेरियम

भारी तत्व प्राप्त करने के लिए, आपको उन्हें बनाने की आवश्यकता है। आप केवल 50 प्रोटॉन और 50 न्यूट्रॉन को एक साथ तोड़ नहीं सकते हैं और टिन प्राप्त कर सकते हैं। तो पहला कदम एक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ बाहर निकालना है ताकि ड्यूटेरियम प्राप्त किया जा सके, लेकिन यहाँ आप पहले से ही एक समस्या को ड्यूटेरियम की अड़चन के रूप में जानते हैं। जैसा कि यह पता चला है, वास्तव में विशाल तापमान (और कुछ हद तक प्रतिरूप) ड्यूटेरियम के निर्माण को बाधित करते हैं। यह मुख्य रूप से है क्योंकि ड्यूटेरॉन में इतनी ऊर्जा होगी कि यह बाध्यकारी ऊर्जा को दूर करने में सक्षम हो जाएगा (और ड्यूटेरियम में बहुत कम बाध्यकारी ऊर्जा है कि यह केवल दो नाभिक है) और संभवतः फिर से टूट जाएगा। बेशक, घनत्व और तापमान को देखते हुए आप अभी भी वसीयत के बल पर अच्छी मात्रा में ड्यूटेरियम प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन उस दर पर नहीं जितना आप अपेक्षा करेंगे। एक और बिंदु जो कि ड्यूटेरियम को कम बार बनाता है जिससे आप भोलेपन से उम्मीद करते हैं कि बीबीएन से पहले न्यूट्रॉन अनुपात में प्रोटॉन 7: 1 के बारे में था, क्योंकि प्रोटॉन के अधिक अनुकूल होने के कारण इसे थोड़ा कम द्रव्यमान होता है। तो 7 में से 6 प्रोटॉन के साथ संयोजन करने के लिए एक समान न्यूट्रॉन नहीं था और इससे पहले कि यह किसी भी चीज के साथ गठबंधन कर सकता है पहले ड्यूटेरियम बनाने के लिए इंतजार करना पड़ता था।

ट्रिटियम, हीलियम, लिथियम, ओह माय!

3He3H4He

बोरान और परे

लेकिन अब, एक बार फिर आप एक अड़चन में दौड़ते हैं, और एक और अतिक्रमण अड़चन से। आप आसानी से भारी तत्वों पर कूद नहीं सकते हैं जो आपके हाथ में हैं। अगली संलयन श्रृंखला, और जिस तरह से सितारे इसे करते हैं, वह ट्रिपल-अल्फा प्रक्रिया है जो कार्बन बनाने में मदद करती है लेकिन इस श्रृंखला को निष्पादित करने और पर्याप्त कार्बन बनाने के लिए आपको बहुत समय की आवश्यकता होती है । और हमारे पास केवल 20 मिनट हैं! फ्यूजन चक्र के साथ प्रगति करने के लिए हमारे पास कार्बन बनाने का समय नहीं है। जैसा कि मैंने शुरुआत में संकेत दिया था, शुद्ध हाइड्रोजन सितारे भी इस कारण से सुपरनोवा पर भारी तत्वों का उत्पादन नहीं करेंगे। वे अब भारी तत्वों का उत्पादन करने में सक्षम हैं क्योंकि उनके पास कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, आदि की एक आधार राशि बनाने के लिए उनके एसएन घटना से पहले अरबों साल थे, जो भारी तत्व संलयन प्रक्रियाओं में सहायता कर सकते हैं।

HeLi112Sn(यह 62 न्यूट्रॉन के साथ टिन है), बहुत छोटा है। क्या अधिक है, आप कुछ को थोड़ा भारी करके कार्बन को छोड़ने की कोशिश नहीं कर सकते हैं या लिथियम और कार्बन के बीच कुछ मध्यस्थ बना सकते हैं। फिर, यह स्थिरता के मुद्दों के कारण है। तो अन्य विकल्पों के साथ, आपको लिथियम के बाद कार्बन के लिए शूट करना होगा, और जैसा कि ऊपर कहा गया है, आपके पास उसके लिए समय नहीं है।

टी एल; डॉ

1H4He2H3HeLi


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उत्तर शायद लिथियम और कार्बन के बीच नाभिक की अस्थिरता का उल्लेख करना चाहिए (वास्तव में, ट्रेस बी का निर्माण बड़े धमाके में होता है) और ट्रिपल अल्फा प्रतिक्रिया की घनत्व निर्भरता।
रोब जेफ्रीज

@RobJeffries मैंने अंत तक उस के लिए किया था, लेकिन मैं बाद में उस समय का विस्तार कर सकता हूं जब मेरे पास समय हो।
ज़ेफियर
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