Organski molekuli iz zvezda?

U novom broju uglednog časopisa Nature, kako prenosi Tportal.hr, hrvatski i francuski fizičari su u objavili članak koji otkriva procese u kojima u nekim atomskim jezgrima nastaju skupovi protona i neutrona važni za stvaranje ključnih elemenata poput ugljenika-12 i kiseonika-16, a time i organskih molekula potrebnih za nastanak života na Zemlji

Nuklearna materija - protoni i neutroni (nukleoni) koji grade atomska jezgra – uobičajeno pokazuje svojstva kvantne tečnosti. Iako jezgra najčešće opisujemo kao kapljice nuklearne materije sa jednakom raspodelom nukleona, u nekim slučajevima dolazi do nagomilavanja nukleona u tzv. alfa-čestice (jezgra helijuma-4), sastavljene od dva protona i dva neutrona.

'Ovu pojavu zovemo stvaranje grozdova, odnosno klastera', objašnjava jedan od istraživača dr Tamara Nikšić s odseka fizike na Prirodno-matematičkom fakultetu u Zagrebu i dodaje: 'Susrećemo je uglavnom u lakim jezgrima s parnim brojem neutrona i protona. Primeri su jezgra atoma berilijuma-8 (4 protona i 4 neutrona), ugljenika-12 (6 protona i 6 neutrona), kiseonika-16 (8 protona i 8 neutrona) i neona-20 (10 protona i 10 neutrona). Verojatno najpoznatiji primer formiranja strukture grozdova predstavlja tzv. Hojlovo stanje u jezgru ugljienika-12, u kojem su nukleoni grupisani u tri alfa-čestice. U glavnom, grozdovi nukleona mogu se posmatrati kao prelazni fenomen između kristalne faze i faze kvantnog fluida nuklearne materije.'

foto: Tportal.hr

Iako to na prvi pogled nije očigledno, ističe docent na PMF-u, stvaranje grozdova nukleona u atomskim jezgrima bitno utiče na pojavu života na Zemlji kroz proces sinteze elemenata u zvezdama koje prolaze kroz fazu crvenog džina. Energija se tada stvara sagorevanjem helijuma, odnosno fuzijom tri jezgra helijuma u jezgro ugljenika.

Prvi korak je proces fuzije dve alfa-čestice u jezgro berilijuma-8 koja je nestabilna pa se brzo opet raspada na dva jezgra helijuma-4. Međutim, uhvati li pre raspada jezgra berilijuma i treću alfa-česticu, stvara se jezgro ugljenika-12 koje čini osnovu organskih molekula, odnosno života na Zemlji.

Simulacije procesa nukleosinteze pokazuju da stvaranje jezgra ugljenika-12 u tzv. Hojlovom stanju (prema poznatom britanskom naučniku seru Fredu Hojleu), u kojem ima strukturu grozda tri alfa-čestice, bitno povećava udeo stvorenih jezgara ugljenika. Ako se zahvati još jedan helijum-4 stvara se i jezgro kiseonika-16, prenosi T-portal.

Na ovaj način proces formiranja grozdova nukleona omogućava stvaranje organskih molekula.

U novom broju časopisa Nature francuski i hrvatski fizičari su objavili članak Kako se atomska jezgra skupljaju u klastere' u kojem su teorijski istražili uslove koji dovode do stvaranja grozdova u jezgru neona-20, koja sadrži deset protona i deset neutrona. Iako je stvaranje grozdova u jezgrima uzrokovano i određeno međudelovanjem protona i neutrona, mehanizam ove pojave još nije potpuno istražen.