Химический состав Вселенной
физика, вселенная, химия, космос
Почему из всех химических веществ во Вселенной преобладают именно водород и гелий?
Согласно основе современных представлений о Вселенной — модели горячей Вселенной (уточнена инфляционной моделью Вселенной) — водород является основным топливом ядерных реакций, поддерживающих космические процессы, а гелий является основным продуктом ядерного синтеза. Они же являются простейшими ядрами, первыми образовавшимися (в первые минуты после Большого взрыва согласно соответствующей теории) из протонов и нейтронов.
«В первые пять минут после Большого взрыва практически произошли события, определившие те свойства Вселенной, которые она имеет сегодня. Решающую роль в них играли протоны и нейтроны, которые, взаимодействуя с электронами, позитронами, нейтрино и антинейтрино, превращаются друг в друга. Но в каждый момент число протонов примерно равно числу нейтронов. Подчеркнем, что температура в это время была не менее ста миллиардов градусов. Но с течением времени температура вследствие расширения Вселенной уменьшается. При этом протонов становится больше, поскольку их масса меньше массы нейтронов и создавать их энергетически выгоднее. Но эти реакции создания избытка протонов останавливаются из-за понижения температуры до того, как все нейтроны будут превращены в протоны, а именно, в тот момент, когда нейтроны составляют 15 % от всех тяжелых частиц. И только после того, как температура падает до одного миллиарда градусов, начинают образовываться простейшие ядра (кроме самого протона, который является ядром атома водорода). Это становится возможным потому, что фотоны и другие частицы из-за „низкой“ температуры уже бессильны разбить ядро. Нейтроны захватываются протонами, и образуется дейтерий. Затем реакция продолжается и заканчивается образованием ядер гелия, которые состоят из двух протонов и двух нейтронов. Кроме дейтерия образуется совсем немного лития и изотопа гелия-3. Более тяжелые ядра в это время не образуются. Второй период, длящийся от секунды до 5 минут, заканчивается потому, что из-за упавшей ниже одного миллиарда градусов температуры ядерные реакции прекращаются. Собственно, это те реакции, которые происходят при взрыве водородной бомбы.
К концу второго периода, то есть через 5 минут после Большого Взрыва, расширяющееся вещество состоит из ядер атома водорода — 70 % и ядер гелия — 30 %.»
То есть водород является самым простым атомом (ядром), из которого образуются и строятся все более тяжёлые и сложные ядра (атомы). Тут, видимо, принцип прогрессии: самых простых для построения ядер больше всего, чуть более сложных — меньше, и далее по сложности и тяжести ядер — всё меньше и меньше.