Birth of Metal 金属の誕生

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全ては138憶年前にはじまりました。

まず、はじめに、私たちが使っている金属というのはどうやって生まれたのかのお話からしましょう。この内容には諸説がありますが、ビックバン理論からの金属の誕生についてお話します。

ビックバンのはじまり

 138億年前の話ですが、ビックバンによって宇宙が誕生しました。 ビッグバンの直後の宇宙は、超高温超高密度で、クォークと反クォークがお互いにぶつかり合い、消滅と誕生を繰り返していました。 そしてそこから、陽子や中性子が生まれました。 これは、ビッグバン後の3分間で起こった事だったと言われています。その後38万年あまりが経過して、宇宙の温度が約3000℃に下がり、素粒子の運動速度が落ち着く事により、原子核に電子が引きつけられて水素とヘリウムの原子が生まれました。

恒星の誕生から水素燃焼へ

 宇宙の誕生により生まれた水素とヘリウムが重力によって集まり、この段階では、光を放ちませんが、恒星が生まれることになります。その恒星の中で、星を形成するガスが収縮し、高温状態となります。そしてガス球の芯の部分の温度が1500万度に達すると水素の核融合が始まります。このプロセスは、水素燃焼と言われています。この収縮したガスの塊は、やがて、水素燃焼の放出圧力で収縮が止まり、星は安定し、内部のエネルギーを放出することで輝き始めます。

ヘリウム燃焼の始まり

水素燃焼でヘリウムが中心に集積すると、今度は、ヘリウムが重力収縮を始めます。そして、中心部の温度が1億5千万度に達すると3個のヘリウム原子核が融合して炭素の原子核に、更に炭素の原子核とヘリウムの原子核が融合して酸素の原子核になる核融合反応が始まります。これをヘリウム燃焼と言います。

炭素燃焼と鉄の誕生

ヘリウム燃焼が進むと、炭素や酸素が新しい芯を形成します。この芯も大きく成長すると自分自身を支えることができなくなり、再び収縮を始めます。そして、炭素と酸素の収縮により中心部の温度はさらに上昇し、7億度へ達すると、炭素原子核が衝突し、融合されてネオンやマグネシウムなどの新しい原子核が形成さます。これは炭素燃焼と言われています。 こうして星の中心部に新しく重い元素が生まれることになります。そして、最後に鉄の原子核が形成されたところでこのプロセスは終わります。鉄は、原子核の結合エネルギーが最大であり、安定でこれ以上の反応が起きない為です。

では、鉄より重い元素は、どうして、生まれてきたのでしょう?続きはこちらを見てください。

コメント

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