Op deze site schrijf ik vaak artikelen over radioactiviteit. Ik heb zelfs een geheel losstaande pagina aan dit onderwerp gewijd. Een vraag die bij al die elementen en isotopen bij mij naar boven kwam was: waar komen al die elementen toch vandaan? Hieronder een korte uitleg waar de elementen vandaan komen.
fusie van helium en tritium naar koolstof, stikstof en zuurstof
In het begin was er zoals bekend de Oerknal. Vlak na de oerknal waren er alleen simpele elementen zoals waterstof en helium, en in mindere mate beryllium, tritium, deuterium en lithium. Door de zwaartekracht concentreerden waterstof en helium zich en ontstonden sterren. Sterren verbranden in de eerste instantie de eerder genoemde elementen door middel van kernfusie. Hierbij onstaat stikstof en koolstof. Naarmate een ster ouder wordt zal deze steeds zwaardere elementen door kernfusie genereren, zoals neon, magnesium, silicium, zwavel, calcium en ijzer. Dit proces noemt men stellaire nucleosynthese.
het s-proces
Elementen zwaarder dan ijzer leveren geen energie op bij kernfusie, dus voor zwaardere elementen is externe energie vereist. Via het s-proces onstaan toch zwaardere elementen. Dit vind plaats doordat ijzer wordt gebombardeerd door neutronen waardoor het radioactief wordt en betaverval vertoont. Hierbij wordt een neutron ingewisseld voor een betadeeltje en een proton. Het atoomnummer zal hierdoor opgehoogd worden en een nieuw element is geboren. Hierdoor onstaat weer een hele rits nieuwe elementen zoals zilver, cadmium, tin, indium etc. Dit proces heeft als zwaarste elementen goud, kwik en lood, maar deze worden slechts in beperkte mate aangemaakt.
restanten van een supernova
Voor de meeste zwaardere elementen is nog meer energie in de vorm van vrije neutronen nodig. Als grote sterren het einde van hun leven bereiken doen ze dat met een enorme klap, een supernova. Bij deze explosie zijn er zulke grote hoeveelheden neutronen beschikbaar dat zware elementen zoals goud, kwik, lood, thorium en uranium makkelijk tot stand komen. Dit noemt men het r-proces. Aangezien niet elke ster een supernova wordt zijn deze elementen een stuk zeldzamer.
Niet alle atomen van elementen in de natuur zijn afkomstig uit deze processen. Zo is het meeste argon op aarde niet afkomstig uit sterren maar uit het verval van kalium-40. Ook zijn er radioactieve isotopen zoals koolstof-14 welke niet in sterren onstaan maar door de inslag van kosmische straling op de atmosfeer.
De mens heeft zelf ook elementen gemaakt welke niet of nauwelijks in de natuur voorkomen. De bekendste voorbeelden hiervan zijn plutonium wat wordt gebruikt in atoombommen en kernreactors en americium welke vroeger in rookmelders werd ingezet. Er zijn nog zwaardere kunstmatige elementen maar deze hebben allemaal korte halfwaardetijden en zijn dus enorm radioactief.
De meeste stoffen waaruit levende organismen bestaan zoals koolstof, stikstof en zuurstof zijn ooit onstaan in sterren. We kunnen dus letterlijk stellen dat wij voortkomen uit sterrenstof.
