נוקליאוסינתזה – הבדלי גרסאות

הרעיונות הראשונים אשר קדמושקדמו לרעיון של נוקליאוסינתזה (הרכבת-גרעינים) התבטאו בתפיסה הבסיסיתבסיסית פשוטה לפיהשלפיה היסודות הכימיים נבראו בראשית היקום כמות שהם, מבלי שתהיה לכך הצדקה פיזיקלית כלשהי המבססת זאת{{הערה|תפיסה זו היא דתית ביסודה, הנשענתונשענת בעיקרה על הסיפור המקראי של בריאת העולם.}}. עם הזמן, התברר כי תפוצתם של מימן והליום גדולה בהרבה בהשוואה ליתרלשאר היסודות, הכבדים יותר. כל היסודות מעבר למימן והליום, מהווים יחד פחות מ-2% ממסת [[מערכת השמש]]. אז גם התברר כי [[חמצן]] ו[[פחמן]] הם השכיחים ביותר אחרי מימן והליום, ובאופן כללי, שכיחותם של [[יסוד כימי|יסודות]] קלים, בייחוד אלה המורכבים מכפולות שלמות של גרעיני הליום-4, גבוהה יותר ככל שקטן מספר המסה.

ב-[[1920]] הציע לראשונה האסטרונום הבריטי [[ארתור אדינגטון|ארתור סטנלי אדינגטון]], כי האנרגיה של כוכבים מקורה בתהליכי [[מיזוג גרעיני|מיזוג מימן]] היוצרים הליום. רעיון זה לא התקבל אז על כולם, מאחר שהמנגנון הגרעיני טרם היה ידוע. בשנים שקדמו ממש ל[[מלחמת העולם השנייה]], הצליח הפיזיקאי [[הנס בתה]] להבהיר לראשונה את המנגנונים הגרעיניים באמצעותם מימן מתמזג להליום. עם זאת, עבודות ראשונות אלה, שעסקו במקור הספק האנרגיה של כוכבים, לא היה עדיין ביכולתןלא יכלו להסביר מאין נובעים יסודות כבדים יותר מהליום.

עבודתו המקורית של [[פרד הויל]] על נוקליאוסינתזה של יסודות כבדים יותר בכוכבים, פורסמה סמוך לתום [[מלחמת העולם השנייה]], וכללהוהסבירה הסבראת אופן ייצורם של יסודות כבדים יותר, מעבר למימן. בין היתר, הציע הויל כי מימן נברא בהתמדה ביקום מ[[ריק]] וומ[[אנרגיה]], גם מבלי להזדקק למקור התחלתי אוניברסלי (המפץ הגדול).

עבודתו זו של הויל הסבירה כיצד גדלה עם הזמן תפוצתם של יסודות ככל שמתבגרת גלקסיה, ובעקבותיה, התרחבה תפיסתו הבסיסית של הויל במהלך שנות ה-60 באמצעות עבודותיהם של [[ויליאם אלפרד פולר|ויליאם א' פוֹלֶר]], אלאסטייר ג'' ר' קמרון ודונלד ד' קלייטון, ואחרים. מאמר- הסקירה (review) המקיף והיצירתי של א' מ' ברבידג', ג'' ר' ברבידג', פולר והויל מ-1957 (להלן מאמר B2FH), מהווה סיכום עדכני מאוד ידוע בתחום זה. מאמר זה דן גם בתהליכים, אשר תוארו בו לראשונה, בהם ביקוע של גרעין כבד לגרעיני-בת בתוככי כוכבים, תהליכים אשר תועדושתועדו באמצעות תצפיות אסטרונומיות.

רעיון המפץ הגדול עצמו הוצע הרבה לפני הויל, כבר ב-1931, על ידי [[ז'ורז' למאטייה]], [[פיזיקאי]] [[בלגיה|בלגי]] וכומר קתולי-רומי, אשר הציע כי התמונה הברורה של התפשטות היקום עם הזמן, חייבת להתבטא ביקום מצטמצם והולך ככל שמסתכלים אחורה בזמן, עד שאינו יכול להתכווץ יותר. משמעות הדבר היא כי מסת היקום כולו התרכזה בעבר בנקודה אחת, 'אטום היולי', מצב אשר לפניו לא היו קיימים זמן ומרחב. הויל כינה מאוחר יותר את המודל של למאטייה בשם '''מפץ גדול''', בטרם גילה את הפוטנציאל הגלום במודל של למאטייה מבחינת הסבר קיומם של דאוטריום ושל נוקלידים המצויים בין הליום לפחמן, וכן את קיומו של הליום בכל מקום ביקום בתפוצה עצומהגדולה, לא רק בכוכבים עצמם אלא גם בגז הבין-כוכבי. שני המודלים של נוקליאוסינתזה, זה של למאטייה וזה של הויל, היוו את הבסיס הנחוץ להסבר מידת שכיחותם של היסודות ביקום, וההבדלים ביניהם.

מטרת פיתוחן של תאוריות נוקליאוסינתזה היא להבין מאין נובעים ההבדלים העצומיםהגדולים בין שכיחויותיהם של יסודות שונים ושל האיזוטופים שלהם, מנקודת-מבט של תהליכים פיזיקליים טבעיים. התפתחותה של תאוריה זו הונעה בעיקר מצורת הגרף המתאר את שכיחות היסודות בתלות במספר האטומי שלהם. לגרףהגרף (ראו איור להלן) המתאר שכיחויות אלה כפונקציה של המספר האטומי, מבנההוא במבנה של שיני-מסור משוננות והוא מתארומתאר הבדלי המשתנה עד פי עשרה מיליון{{הערה|לנתונים נוספים ולדיון בשכיחויותיהם של איזוטופים, ראו Handbook of isotopes in the cosmos.}}.