تعني كلمة نووي-Nucleo «متعلق بالنواة»؛ والتخليق -synthesis يعني «صنع»، لذا فالتخليق النووي هو استحداث نوى ذرية جديدة. في علم الفلك والفيزياء الفلكية وعلم الكون ، هناك نوعان رئيسيان من التخليق النووي: التخليق النووي للانفجار الكبير BBN، و التخليق النووي النجمي. في مجموعة النظريات الناجحة بشكل مذهل، والتي يُطلق عليها نظرية الانفجار العظيم ، كان الكون المبكر كثيفًا جدًا وساخنًا جدًا. مع توسعه، انخفضت درجة حرارته وتجمدت (بلازما كوارك غلوون – quark-gluon plasma) إلى نيوترونات وبروتونات (وغيرها من الهادرونات – hadrons، ولكن دورها في BBN كان هامشيًا)، والتي تفاعلت باهتياج في الكثير والكثير من التفاعلات النووية.

التخليق النووي الكون التفاعلات النووية الانفجار العظيم

استمرت حرارة الكون بالانخفاض، وسرعان ما أصبح باردًا لدرجة عدم حصول أي تفاعلات نووية أخرى، وبعد ذلك تُركت النظائر غير المستقرة لتتحلل، كما جرى للنيوترونات الموجودة بالفعل في بعض النوى أو غيرها.

كانت معظم المادة آنذاك من الهيدروجين (في الواقع مجرد بروتونات؛ فالإلكترونات لم تُلتقط لتكوين ذرات إلّا بعد ذلك بوقت طويل)، والهيليوم-4 (جسيمات ألفا) مع ذرات من الديوتيريوم-deuterium، وقليل من الهيليوم-3، ومقدار ضئيل من الليثيوم. ذلك هو التخليق النووي للانفجار العظيم (BBN).

جميع الذرات في جسدك -ما عدا الهيدروجين- مصنوعة في النجوم؛ عن طريق التخليق النووي النجمي. تحصل نجوم السلسلة الرئيسية على الطاقة التي تشعها من خلال التفاعلات النووية التي تحدث في مراكزها؛ أما النجوم التي تصنف خارج السلسلة الرئيسية فتأتي بالطاقة من تفاعلات نووية تحدث في الغلاف (أو في أكثر من غلاف واحد) حول المركز.

توجد عدة دورات أو عمليات مختلفة للتفاعل النووي (مثل ألفا الثلاثية-triple alpha، والعملية s-s process، وسلسلة بروتون بروتون – proton-proton chain، ودورة CNO-CNO cycle). لكن النتيجة النهائية هي اندماج الهيدروجين والهيليوم لإنتاج الكربون والنيتروجين والأكسجين ومجموعة الحديد (الحديد والكوبالت والنيكل). في مرحلة العملاق الأحمر من حياة النجم، ينتهي الأمر بالكثير من هذه المادة في الوسط بين النجمي، ويومًا ما داخل جسدك.

هناك طرق أخرى يمكن بها استحداث نوى جديدة في الكون (فيما عدا BBN والتخليق النووي النجمي)؛ على سبيل المثال، عندما يصطدم جسيم عالي الطاقة (شعاع كوني) مع نواة في الوسط بين النجمي (أو الغلاف الجوي للأرض)، فإنه يقسمها إلى جزأين أو أكثر (تُدعى هذه العملية: تشظي الشعاع الكوني-cosmic ray spallation). يُنتج هذا معظم الليثيوم (بغض النظر عن الليثيوم-7 الناتج عن BBN) والبريليوم، والبورون.

وهنالك طريقة أخرى لاستحداث نوى جديدة؛ ففي المستعر الأعظم، وخاصة المستعر الأعظم منهار المركز، يتم تخليق كميات هائلة من النوى الجديدة بسرعة كبيرة، في التفاعلات النووية الناجمة عن فيضان النيوترونات. هذه «العملية r»، كما يطلق عليها (في الواقع يوجد أكثر من واحدة)، تُنتِج معظم العناصر الأثقل من مجموعة الحديد (من النحاس إلى اليورانيوم) مباشرةً أو عن طريق التحلل الإشعاعي للنظائر غير المستقرة التي تنتج مباشرةً.

اقرأ أيضًا:

ترجمة: رولان جعفر

تدقيق: براءة ذويب

المصدر