Az elemek eredete
A minket közvetlenül körülvevő anyag, a különféle elemek izotópjai (de akár a testünkben lévő, pl. szén atomok is) valójában számtalan, különböző kozmikus korokból és forrásokból származó keveréket alkotnak:

Az elemek egy része – a hidrogén többsége, hélium és lítium egy része – még az ősrobbanásnál jött létre. Más atomok, főként hélium a csillagok belsejében, illetve szupernóva robbanás során magfúzió következtében keletkeztek illetve keletkeznek.

Ezekkel ellentétes folyamat a stabil vagy radioaktív elemek atomjainak bomlása kisebb rendszámú elemre vagy elemekre külső hatás (sugárzás) illetve spontán bomlás eredményeként. A Földön az ehhez szükséges sugárzás a jelenlévő radioaktív elemek bomlásából és kozmikus sugárzás formájában van jelen.

A csillagok élete során a csillag keletkezéskori tömegétől függően termeli a különféle elemeket (túlnyomó többségében héliumot) és juthat el nehezebb elemekig. De a kisebb tömegű csillagok nem szórják szét ezeket a világűrbe, hanem magukba zárják. Még a Naphoz hasonló méretű csillagok is csupán viszonylag kis mennyiséget lövellnek szét vörös óriássá fúvódásuk, majd fehér törpévé zsugorodásuk során.

Ezek anyaga már csak akkor kerülhet szétszórásra, ha egy másik csillaggal ütköznek, vagy egy nagyobb csillag kebelezi be őket majd válik valamikor szupernóvává.

A legnehezebb elem, amely egy csillag gyomrában keletkezhet a vas. Szupernóva robbanása során is legfeljebb az aranyig bezárólag keletkeznek további elemek.

Vasnál nehezebb elemek fúziójának az energiaigénye olyan nagy, hogy jelenleg nincs megfelelő magyarázat az ilyen nagy mennyiségben való jelenlétükre. Egyes feltételezések szerint ekkora energiák neutroncsillagok ütközése során keletkezhetnek, de ez ritka jelenség. A Tejútrendszerben csupán hat ilyen neutroncsillag párból álló rendszert ismerünk, amelyek két tagja valamikor össze fog olvadni.

A magfúzió során keletkező elemek egy része instabil, radioaktív elem. Ezek bomlása után keletkezhetnek további, kisebb rendszámú radioaktív vagy akár stabil elemek is.

A minket körülvevő anyag egy része is kis mértékben, de radioaktív.

Azonban a környezetünkben lévő stabil atomok is elbomolhatnak radioaktív elemek által kibocsájtott részecskék, vagy kozmikus sugárzás hatására, s keletkezhetnek kisebb rendszámú stabil vagy radioaktív elemek.

Annak a valószínűsége, hogy egy atommag neutront fogadjon be, s ezáltal nagyobb tömegszámú izotóp keletkezzen, rendkívül kicsi. Azok között a körülmények között, ahol ez bekövetkezik, a többi nagyenergiájú szabad neutron maghasadást vált ki. Azonban más elméletek szerint még a rendszám is növekedhet neutron befogás és azt követő neutronbomlás útján, amely nem maghasadással, hanem a rendszám növekedésével jár.

Az elemek gyakorisága a világegyetemben a rendszám függvényében közel exponenciálisan csökken.

A második ábrán látható tipikus hélium fúzió sor meghatározó voltára utal, hogy a széntől kezdve a páros rendszámú elemek gyakorisága, mennyisége a világegyetemben jóval nagyobb, mint a szomszédos páratlan rendszámú elemeké.

A Földi környezetünkben tapasztalt elemgyakoriságra jelentős hatással van az is, hogy bolygónkon még olvadék korában a nehezebb elemek legnagyobb része a Föld magjába süllyedt. Ezért a minket körülvevő kőzetek például nehézfém tartalma arányában jóval kisebb, mint a Föld egészének nehézfém tartalma. Egyes elemeknek – például az irídiumnak – a többsége pedig későbbi kozmikus eredetű.

Innen a környezetünkben található elemek és izotópjaik fantasztikus változatossága

Táblázatban összefoglalva

Antianyag 

Az ősrobbanás során azonos mennyiségben keletkezett anyag és antianyag. Azonban azóta kimutatott aszimmetria miatt a kölcsönös megsemmisülés és bomlás során a ma tapasztalható anyag maradt vissza, ami az eredetileg keletkezett összes anyag mennyiségének a töredéke. A többi tiszta energiává alakult. A jelenlegi feltételezések szerint nem maradhattak fenn antianyag szigetek. Jelenlegi világunkban antianyag részecskékkel, például pozitronnal találkozhatunk nagy számban, de antianyag atomokkal, még antihidrogénnel, antihéliummal sem.

Az elemek megsemmisülése 

A neutroncsillagok és fekete lyukak belsejébe kerülő elemek - mint elemek - megsemmisülnek.

Egyes feltételezések szerint a proton felezési ideje is véges (>1030 év). Más, kozmológiai elméletek szerint viszont a sötét energia hatására vagy az univerzum összeomlása következtében ennél jóval rövidebb idő alatt az összes anyag, atomok, neutronok és protonok teljes felbomlásához vezet („Nagy Sutty” illetve „Nagy Reccs" elméletben is).

Dokumentumfilm 

 Kémiai elemek nyomában (Hunting the Elements, két részes amerikai ismeretterjesztő film, 2012, rendezte: Chris Schmidt)
 Dávid Gyula: A szénatom titokzatos születése - magfizikai előrejelzés a csillagokból, Polaris, Budapest, 2009. március 4. (Az égből kapott fizika sorozat 6. része)
 Dávid Gyula: Nukleáris LEGO - avagy a magfúzió vegykonyhája, Polaris, Budapest, 2008. március 5. (A Kozmofizika '08 sorozat 5. része)
 Dávid Gyula: A magfúzió vegykonyhája - a könnyű és a nehéz elemek keletkezése, Polaris, Budapest, 2006. december 6. (Az Univerzum története sorozat 9. része)

Források 

 Szabó Csaba - Geokémia, II Az elemek eredete, ELTE oktatási segédanyag BSc hallgatók számára
 Szabó Csaba - Geokémia, IX Stabil izotópok, ELTE oktatási segédanyag BSc hallgatók számára
 Dr. Szatmáry Károly-Dr. Vinkó József-Dr. Gergely Árpád László-Dr. Keresztes Zoltán: Asztrofizika, SZTE Elektronikus tananyag, Szeged, 2013
 Pócs Lajos: Az elemek keletkezése I., Fizikai Szemle 1961/01. 25. o.
 Pócs Lajos: Az elemek keletkezése II., Fizikai Szemle 1961/02. 50. o.
 Pócs Lajos: Az elemek keletkezése III., Fizikai Szemle 1961/02. 50. o.

Kapcsolódó szócikkek 

 Nukleoszintézis
 George Gamow
 Fred Hoyle

Megjegyzések 

Kozmológia
Asztrofizika
A minket közvetlenül körülvevő anyag , a különféle elemek izotópjai ( de akár a testünkben lévő , pl. szén atomok is ) valójában számtalan , különböző kozmikus korokból és forrásokból származó keveréket alkotnak : Az elemek egy része – a hidrogén többsége , hélium és lítium egy része – még az ősrobbanásnál jött létre . Más atomok , főként hélium a csillagok belsejében , illetve szupernóva robbanás során magfúzió következtében keletkeztek illetve keletkeznek . Ezekkel ellentétes folyamat a stabil vagy radioaktív elemek atomjainak bomlása kisebb rendszámú elemre vagy elemekre külső hatás ( sugárzás ) illetve spontán bomlás eredményeként . A Földön az ehhez szükséges sugárzás a jelenlévő radioaktív elemek bomlásából és kozmikus sugárzás formájában van jelen . A csillagok élete során a csillag keletkezéskori tömegétől függően termeli a különféle elemeket ( túlnyomó többségében héliumot ) és juthat el nehezebb elemekig . De a kisebb tömegű csillagok nem szórják szét ezeket a világűrbe , hanem magukba zárják . Még a Naphoz hasonló méretű csillagok is csupán viszonylag kis mennyiséget lövellnek szét vörös óriássá fúvódásuk , majd fehér törpévé zsugorodásuk során . Ezek anyaga már csak akkor kerülhet szétszórásra , ha egy másik csillaggal ütköznek , vagy egy nagyobb csillag kebelezi be őket majd válik valamikor szupernóvává . A legnehezebb elem , amely egy csillag gyomrában keletkezhet a vas . Szupernóva robbanása során is legfeljebb az aranyig bezárólag keletkeznek további elemek . Vasnál nehezebb elemek fúziójának az energiaigénye olyan nagy , hogy jelenleg nincs megfelelő magyarázat az ilyen nagy mennyiségben való jelenlétükre . Egyes feltételezések szerint ekkora energiák neutroncsillagok ütközése során keletkezhetnek , de ez ritka jelenség . A Tejútrendszerben csupán hat ilyen neutroncsillag párból álló rendszert ismerünk , amelyek két tagja valamikor össze fog olvadni . A magfúzió során keletkező elemek egy része instabil , radioaktív elem . Ezek bomlása után keletkezhetnek további , kisebb rendszámú radioaktív vagy akár stabil elemek is . A minket körülvevő anyag egy része is kis mértékben , de radioaktív . Azonban a környezetünkben lévő stabil atomok is elbomolhatnak radioaktív elemek által kibocsájtott részecskék , vagy kozmikus sugárzás hatására , s keletkezhetnek kisebb rendszámú stabil vagy radioaktív elemek . Annak a valószínűsége , hogy egy atommag neutront fogadjon be , s ezáltal nagyobb tömegszámú izotóp keletkezzen , rendkívül kicsi . Azok között a körülmények között , ahol ez bekövetkezik , a többi nagyenergiájú szabad neutron maghasadást vált ki . Azonban más elméletek szerint még a rendszám is növekedhet neutron befogás és azt követő neutronbomlás útján , amely nem maghasadással , hanem a rendszám növekedésével jár . Az elemek gyakorisága a világegyetemben a rendszám függvényében közel exponenciálisan csökken . A második ábrán látható tipikus hélium fúzió sor meghatározó voltára utal , hogy a széntől kezdve a páros rendszámú elemek gyakorisága , mennyisége a világegyetemben jóval nagyobb , mint a szomszédos páratlan rendszámú elemeké . A Földi környezetünkben tapasztalt elemgyakoriságra jelentős hatással van az is , hogy bolygónkon még olvadék korában a nehezebb elemek legnagyobb része a Föld magjába süllyedt . Ezért a minket körülvevő kőzetek például nehézfém tartalma arányában jóval kisebb , mint a Föld egészének nehézfém tartalma . Egyes elemeknek – például az irídiumnak – a többsége pedig későbbi kozmikus eredetű . Innen a környezetünkben található elemek és izotópjaik fantasztikus változatossága Táblázatban összefoglalva Antianyag Az ősrobbanás során azonos mennyiségben keletkezett anyag és antianyag . Azonban azóta kimutatott aszimmetria miatt a kölcsönös megsemmisülés és bomlás során a ma tapasztalható anyag maradt vissza , ami az eredetileg keletkezett összes anyag mennyiségének a töredéke . A többi tiszta energiává alakult . A jelenlegi feltételezések szerint nem maradhattak fenn antianyag szigetek . Jelenlegi világunkban antianyag részecskékkel , például pozitronnal találkozhatunk nagy számban , de antianyag atomokkal , még antihidrogénnel , antihéliummal sem . Az elemek megsemmisülése A neutroncsillagok és fekete lyukak belsejébe kerülő elemek - mint elemek - megsemmisülnek . Egyes feltételezések szerint a proton felezési ideje is véges ( >1030 év ) . Más , kozmológiai elméletek szerint viszont a sötét energia hatására vagy az univerzum összeomlása következtében ennél jóval rövidebb idő alatt az összes anyag , atomok , neutronok és protonok teljes felbomlásához vezet ( „ Nagy Sutty” illetve „ Nagy Reccs " elméletben is ) . Dokumentumfilm Kémiai elemek nyomában ( Hunting the Elements , két részes amerikai ismeretterjesztő film , rendezte : Chris Schmidt ) Dávid Gyula : A szénatom titokzatos születése - magfizikai előrejelzés a csillagokból , Polaris , Budapest , március ( Az égből kapott fizika sorozat része ) Dávid Gyula : Nukleáris LEGO - avagy a magfúzió vegykonyhája , Polaris , Budapest , március ( A Kozmofizika '08 sorozat része ) Dávid Gyula : A magfúzió vegykonyhája - a könnyű és a nehéz elemek keletkezése , Polaris , Budapest , december ( Az Univerzum története sorozat része ) Források Szabó Csaba - Geokémia , II Az elemek eredete , ELTE oktatási segédanyag BSc hallgatók számára Szabó Csaba - Geokémia , IX Stabil izotópok , ELTE oktatási segédanyag BSc hallgatók számára Dr . Szatmáry Károly-Dr . Vinkó József-Dr . Gergely Árpád László-Dr . Keresztes Zoltán : Asztrofizika , SZTE Elektronikus tananyag , Szeged , Pócs Lajos : Az elemek keletkezése I. , Fizikai Szemle01. o . Pócs Lajos : Az elemek keletkezése II. , Fizikai Szemle02. o . Pócs Lajos : Az elemek keletkezése III. , Fizikai Szemle02. o . Kapcsolódó szócikkek Nukleoszintézis George Gamow Fred Hoyle Megjegyzések Kozmológia Asztrofizika