Мы, люди, добывали золото тысячи лет. Мы выкопали около 190 000 тонн золота, которое удобно помещалось бы в куб в 22 метра стороной.
Мы знаем, что золото, вероятно, было найдено под землей. Но откуда взялись атомы, составляющие золото, миллиарды лет назад?
Ну, последняя теория начинается далеко от глубин земли - в космосе.
Она основывается на том, что только некоторые гигантские звезды, которые уходят в сверхновую, рушатся в нейтронную звезду или черную дыру. А еще от взрыва всегда остаются какие-то обломки, сидящие прямо за черной дырой.
Астрономы теперь думают, что большая часть золота Вселенной была сделана из более легких атомов в этих обломках.
Теперь это довольно тяжело. Так что давайте передохнем, начнем с начала и проложим путь к настоящему.
Но сначала, позвольте мне начать с "атомов" - вы, возможно, помните атомы из школы. Думайте об атоме, как о грейпфруте посреди футбольного поля. По мере того, как вы отходите от грейпфрута, там много пустого места, и, наконец, там, где сидит толпа - это кучка пчел, кружащих по футбольному полю.
Теперь этот кусок фрукта в центре - это тяжелое ядро или ядро атома - и именно там сосредоточена большая часть массы.
Пустое пространство там, где сидит толпа - это пустое пространство внутри атома.
А пчелы, кружащие вокруг футбольного поля - ну, это очень легкие электроны, вращающиеся вокруг тяжелого ядра в центре атома.
Так что давайте начнем наше путешествие с создания первых атомов.
В начале, конечно, был Большой взрыв.
Сразу после Большого взрыва во Вселенной не было атомов - только сырая и чрезвычайно горячая энергия. Но потом Вселенная начала остывать, и к тому времени, когда ей исполнилось 380 000 лет, из охлаждающей сырой энергии коалесцировали первые полные атомы.
Из школы можно вспомнить, что Периодическая таблица элементов насчитывает около 92 природных элементов.
Но когда Вселенной было всего 380 000 лет, только несколько элементов коалесцировали из горячей космической энергии. Подавляющее большинство, около 90%, составляли атомы водорода, а около 10% - атомы гелия - и было крошечное разбрызгивание атомов лития.
Из всех 92-или подобных элементов Периодической таблицы в той самой ранней Вселенной существовало только три элемента - водород, гелий и немного лития.
Следующей партией из 23-или подобных элементов, которые должны были появиться, были все атомы Периодической таблицы вплоть до железа включительно. Они образовались частично в результате столкновений космических лучей, но в основном за счет сжигания водорода и гелия внутри звезд.
Итак, позвольте мне объяснить, как добраться от отдельных атомов водорода до звезды.
Тогда большинство атомов во Вселенной были атомами водорода, и они были довольно равномерно распределены. Но благодаря случайности, которая существует во Вселенной, некоторые из них были немного дальше друг от друга, а другие были немного ближе.
Те, которые были чуть ближе, чувствовали чуть больше притяжения, чем те, которые были чуть дальше друг от друга. Таким образом, эти атомы водорода, которые находились в скоплении, начали гравитационно притягивать другие атомы водорода до тех пор, пока, наконец, все атомы водорода не оказались вместе в одном месте.
Атомы водорода в центре сжимались под действием веса атомов, находящихся над ними. В конце концов, они стали настолько горячими, скажем, около 15 миллионов градусов, что атомы водорода начали сливаться друг с другом, создавая более тяжелые атомы - такие как кислород, фосфор, натрий и тому подобное.
В то же время, благодаря этим реакциям ядерного синтеза, выделялось огромное количество энергии. Поэтому, когда Вселенной было около 280 миллионов лет, первые звезды начали гореть.
Так что мы покрыли много земли - зарождение Вселенной! - так что позвольте мне дать вам короткую версию.
В Time Zero у нас есть большой взрыв, в 380 000 лет Вселенная остывает достаточно, чтобы дать нам атомов водорода и гелия, и в 280 миллионов лет, первые звезды начинают гореть, так что делает все элементы до железа.
Но как насчет остальных 66 элементов тяжелее железа? Где они были произведены?
Ну, некоторое время мы были вполне уверены, что такие элементы, как золото, платина, уран и плутоний были созданы в каком-то катаклизме - как звезда, взрывающаяся как сверхновая.
Если вы хотите сверхпростое объяснение, вы можете подумать, что атомы легче, чем железо, раздавлены или протаранены друг другом, чтобы сделать атомы тяжелее, чем железо.
Сейчас в физике есть поговорка, что для каждой проблемы есть решение, которое легко понять, интуитивно исправить - но на 100 процентов неверно. И это было одно из них.
К счастью, то, что на самом деле происходит с остальными атомами в Периодической таблице, на самом деле не так уж и сложно, если не торопиться.
И да, это происходит, когда звезды взрываются.
Наши астрономы придумали, как из маленьких атомов можно сделать большие атомы по двум основным путям - R-процессу и S-процессу.
