핵합성

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핵합성(Nucleosynthesis)은 핵융합이나 핵분열을 통해 새로운 원자핵을 만들어내는 과정이다.

우주에는 핵합성을 일으키는 것으로 생각되는 몇 가지의 천체물리 현상이 존재한다. 이 현상들에서 R-과정, S-과정, P-과정은 중요한 과정이다.

핵합성의 네 가지의 기본 형태는 다음과 같다.

  • 대폭발 핵합성: 대폭발 핵합성의 경우 우주 창조 후 3분에서 20분 정도까지만 일어났으며, 우주에 존재하는 헬륨-4 및 중수소의 대부분을 형성했다. 대폭발 핵합성의 경우 매우 짧은 시간 일어났으며, 리튬보다 무거운 원소는 합성되지 못했다.
  • 항성 핵합성: 항성 핵합성은 항성 내부에서 일어나며, 리튬사이의 무거운 원소를 생성한다. 특히 탄소의 합성에 중요하다. 이 과정에서는 중성자를 느리게 흡수하는 S-과정이 관여한다.
  • 초신성 핵합성: 초신성 핵합성은 보다 무거운 대부분의 원소를 생성한다. 초신성중성자를 빠르게 흡수하면서 원소를 생성하는 R-과정의 주요한 발생지로 생각된다. 하지만 이에 관해서는 여전히 밝혀지지 않은 많은 점이 존재한다.
  • 우주선 파쇄: 우주선(cosmic ray) 파쇄는 입자가 고속으로 물질에 충돌하는 과정을 통해 리튬붕소와 같은 가벼운 원소를 생성한다. 이 과정은 우주선의 우주 내의 다른 물질 혹은 우주선 스스로에 대한 작용에서 발생한다.

핵합성 이론은 동위원소의 존재 비율을 계산하고 관측 결과와 비교함으로써 검증되었다. 동위원소의 존재 비율은 일반적으로 동위원소 간의 전환 비율을 계산함으로써 계산된다. 종종 이러한 계산은 다른 반응 비율을 조절하는 몇 개의 주요한 반응으로 단순화할 수 있다.