Fusion i stjärnor

Sagan om allt, avsnitt fyra.

Tidigare har jag berättat om hur materian som bildades i begynnelsen med tiden formerades, tack vare gravitationen, i allt tätare områden och att tätheten i dessa till slut blev så stor att atomkärnorna började kollidera med varandra. När dessa vätekärnor vilka inte är något annat är enskilda protoner kolliderar så sker det att den ena protonen omvandlas till en neutron och en positron. Protonen och neutronen fortsätter att existera i godan ro. En kanske inte helt korrekt formulering men ni förstår säkert vad jag menar. Positronen som inte är något annat än elektronens antimateriella motsats repellerar däremot från kärnan och blir ganska snart förintad när den attraheras med någon av de omkringflygande elektronerna.

Det som avgör ett grundämnes sort och namn är antalet protoner i atomkärnan. Vätet, det enda grundämne jag fram till nu skrivit om, har alltså endast en. När den efter det första fusionssteget består av både en proton och en neutron så är den fortfarande en vätekärna men man skiljer på de olika två genom begreppet isotop. Isotopen kan antingen ha ett eget namn eller så anger man bara masstalet, det vill säga antalet protoner och neutroner tillsammans. En vätekärna med både en proton och en neutron kallas för deuterium.

När en deuteriumkärna kolliderar med en proton, alltså en vätekärna som ännu inte fusionerats, sker ingen omvandling av protonen utan de tre bozonerna fortsätter att existera tillsammans. En atom med en kärna av två protoner och en neutron kallas för Helium-3, tritium eller lätt helium då det till skillnad från det vanligare helium-4 så att säga är en neutron kort.

När en deuteriumkärna och en tritiumkärna fusioneras bildas vanligt helium-4 och vanligt väte-1. Det är denna reaktion man anser vara bäst att använda sig av här på jorden i kommande fusionskraftverk. I stjärnor kan däremot fusionen i detta stadiet ske på en mängd olika sätt. Till exempel så kan två Helium-3 -kärnor bilda en Helium-4 och två väte-1 -kärnor eller så kan en Helium-3 och en Helium-4 -kärna bilda en Beryllium-7 -kärna vilken i kontakt med en elektron bildar en Litium-7 -kärna vilken tillsammans med en Väte-1 -kärna bildar två vanliga Helium-4 -kärnor. Många kärnor blir det…

Det som orsakar fusionen i stjärnor är det kraftiga gravitationstryck och därmed höga temperatur vilken försätter materians tillstånd till så kallat plasma. I detta läge påverkas elektronbanorna så mycket att de inte längre roterar kring sin kärna utan elektroner och kärnor åker omkring skilda från varandra, vilket ju är ett måste för att fusion ska kunna ske. Men när fusionen startar skapar den i sig en motverkande "exploderande" kraft ut från stjärnans centrum. Detta skapar en balans vilket gör att all materia inte fusioneras på en gång utan under en längre period. Efter en tid när vätet börjar ta slut ökar återigen trycket och även heliumet kan fusioneras till tyngre, tyngre och tyngre ämnen och så vidare. Ju mer massiv en stjärna är ju högre gravitationstryck kan den skapa och därmed mer och tyngre ämnen. Men förr eller senare har den nått sin gräns och då, ja då händer det grejer. Men det tänker jag skriva om i ett kommande inlägg.

Innan jag avslutar detta behöver jag bara nämna att jag medvetet utelämnat lite information. Mitt syfte med inlägget är att låta läsaren fascineras över att materian vi alla består av, mestadels kol, är bildat genom fusion i centrum av en stjärna. Därför nämnde jag inte de små partiklar som likt restprodukter också bildas vid fusion. Vill ni fördjupa er i fusionen rent vetenskapligt föreslår jag därför att ni söker efter information om till exempel neutriner och gammafotoner i något uppslagsverk typ Wikipedia.