El origen de los elementos.


El oxígeno que respiramos, el carbono que conforma nuestras células y el plástico de innumerables objetos, el silicio que permite que el lector pueda usar una computadora para leer esta columna y los metales, tienen un origen, eso es obvio, pero la respuesta a la duda ¿De dónde surgieron? no lo es tan obvia, por ello esta pequeña pregunta ha sido una de las dudas que más han acosado a la humanidad desde el inicio. Ahora plantearemos una respuesta a nuestra pregunta actual ¿De dónde surgieron los elementos?

En un principio.

Si bien no podemos decir que ocurre en el instante cero del universo, podemos decir que ocurre fracciones de segundo después, en estos momentos el universo es una “sopa” densa de partículas subatómicas (electrones, protones y neutrones), donde las mismas chocan sin poder quedar formar algún átomo bajo condiciones de tan alta energía. Al bajar la temperatura del universo, ya es posible que las partículas se unan formando núcleos ligeros como el deuterio (un protón y un neutrón), tritio (un protón y dos neutrones), helio-3 (dos protones y un neutrón), helio-4 (dos protones y dos neutrones), dichos núcleos son los que se forman en mayor parte durante esta etapa conocida como nucleosíntesis primigenia. Para este punto, la materia en el universo es plasma y aún faltaría mucho para empezar a formar los elementos más pesados.

Las primeras fábricas de elementos.

El universo al enfriarse más, consigue que la materia deje de ser plasma y se forman nubes masivas de hidrógeno y helio. Por la fuerza de gravedad, se generan agrupaciones de gran densidad. La presión y la temperatura en el cumulo aumenta y finalmente surge una estrella. En la estrella, las condiciones permiten que los núcleos de hidrógeno se unan (fusión nuclear) liberando una gran cantidad de energía y produciendo helio.

Cuando la estrella es lo suficientemente grande (Hasta ocho veces más grande que nuestro Sol), la gravedad permite que las condiciones sean lo suficientemente extremas para que la fusión continúe y se den núcleos de elementos más pesados como carbono, oxígeno y en casos de estrellas super masivas (Más de ocho veces la masa del Sol) pueden continuar el proceso de fusión hasta el hierro-56, todo el proceso de formar elementos dentro de las estrellas se le ha dado el nombre de nucleosíntesis estelar.

Sólo unos pocos núcleos ligeros no se han formado dentro de las estrellas, específicamente el litio, berilio y boro… Ahora salimos de las estrellas y nos encontramos en el espacio, donde partículas y núcleos que viajan a enormes velocidades, impactan átomos que encuentran en su camino “astillándolos” y formando los elementos ligeros que nos faltaban.

Por medio de la fusión nuclear en las estrellas es posible formar hierro, y eso sólo en las estrellas más grandes. Los elementos que van después del hierro en la tabla periódica no se producen de forma espontánea por medio de fusión nuclear en una estrella. Ya que el proceso de fusión requiere grandes cantidades de energía para formar aquellos elementos en vez de liberarla, como es el caso de los elementos más ligeros que el hierro-56 es por ello que no se producen dichos elementos en una estrella… bueno al menos no en una estrella sana…

El fin de una estrella: el origen de los elementos.

Las estrellas no son inmortales, llega un punto donde no es posible seguir fusionando átomos en una estrella masiva, es entonces donde el núcleo de la estrella, formado ya casi exclusivamente de hierro, no puede hacer frente a la aplastante gravedad de la estrella, el núcleo colapsa de forma tan violenta que se generan ondas de choque provocando una violenta explosión conocida como “súper nova”, aquí es el cuándo y el dónde se tienen las condiciones para que los demás elementos puedan ser formados, pues la violenta explosión ha dado la energía necesaria para el proceso.

En la muerte de una estrella se han formado los elementos faltantes hasta el uranio, al llegar aquí tenemos los elementos que hacían falta…

Al llegar aquí tenemos todos los elementos que existen en la naturaleza, pero es el hombre quien ha ampliado la tabla periódica al crear elementos sintéticos como el plutonio, californio y elementos cuyas vidas son fracciones de segundo.

Daniel A. Macías V. 

Bubliografía:
1.- Ruth, C., (Octubre 2008), Where do Chemical Elements Come From?. Chemmaters, 6-8. Recuperado de https://www.acs.org/content/dam/acsorg/education/resources/highschool/chemmatters/articlesbytopic/nuclearchemistry/chemmatters-oct2009-origin-chem-elem.pdf 
2.- Escalante, S., Gasque. L., (Enero 2012), El origen de los elemtnos y los diversos mecanismos de nucleosíntesis, Revista de Educación Química, 23(1), 62-68. Recuperado de https://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/ElOrigendeloselementos_29739.pdf

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