5. INTRODUCCIÓN
Nuevas preguntas...
¿Por qué casi todo es Hidrógeno?
¿Por qué tanto Helio?
¿Por qué tan pocos elementos “normales”?
Las respuestas... Remontemonos al pasado...
6. EL PRIMER MINUTO: LA MATERIA
PRIMA
Detalles de la composición química fueron
determinados desde los primeros momentos...
Reconstruyamos las primeras etapas del
Universo!
7. Punto de Partida
1 ns
BIG-BANG
1014 K
Materia Prima en equilibrio
1 µs
1013 K
Protones y neutrones
1 ms
en equilibrio
1011 K
Aniquilación
Hadronización
Neutrones en crisis!
1s
1010 K
1 min
109 K
Segunda aniquilación
Desintegración!
8. EL HORNO NUCLEAR PRIMORDIAL
A temperatura suficientemente baja (3 minutos)...
protón
neutrón
Deuterio
FUSIÓN NUCLEAR
Deuterio: Primer Núcleo!
Una vez se empieza a crear Deuterio otros
procesos nucleares comienzan!
NUCLEOSÍNTESIS
PRIMORDIAL
10. EL HORNO NUCLEAR PRIMORDIAL
Se fusiona el Helio?...
NO!
No hay elementos estables de 5 y 8 nucleones...
No fusión convencional (3 helio → Carbono) por
baja densidad...
Todos los productos de fusión primordial producen
Helio!
Todos los neutrones disponibles se
unen al Helio
11. EL HORNO NUCLEAR PRIMORDIAL
¿Cuánto Helio se forma? : ¿Cuántos neutrones hay
disponibles?...
1 neutrón por cada 7 protones
MHe
MT
Protones
=
Neutrones
Hidrógeno
Helio
4 (He)
12 (H) + 4 (He)
= 1/4
12. EL HORNO NUCLEAR PRIMORDIAL
5 minutos después del Big-Bang...
Temp ≈ 100 millones de grados
Composición : H, He, e, neutrinos, fotones (composición moderna)
Adicionalmente: Algo de D y He-3
Si Universo solo pueda formar Helio...
¿Cómo se forman los demás
elementos que conocemos?
13. LA PRIMERA GENERACIÓN DE
ESTRELLAS
A partir de 5 minutos no pasa nada interesante en
Universo...
... pero... 250,000 años más tarde...
Temperatura baja (3000 K) permite formación
de átomos : electrones se unen a núcleos
RECOMBINACIÓN
Materia empieza a reunirse en “grumos”!
Colapso de grumos forma primeros ladrillos galácticos!
14. LA PRIMERA GENERACIÓN DE
ESTRELLAS
Nacen las primeras estrellas (mil millones de años)!
Se reinician los Juegos Artificiales
nucleares!
Primeros efectos
Fases de formación : Fusión del Deuterio!
Estrellas livianas (M ≤ 1M)
Fusión del Hidrógeno...
4 Hidrógeno → 1 Helio
15. LA PRIMERA GENERACIÓN DE
ESTRELLAS
Origen de los Átomos de la Vida
Estrellas de Masa mediana ( M > 1.5 M)...
Fusión del Hidrógeno de manera particular...
N
H
C
N
He
C
CICLO CN
Resultado: Producción de NITROGENO
16. LA PRIMERA GENERACIÓN DE
ESTRELLAS
Origen de los Átomos de la Vida
Estrellas de Masa mayor ( M > 2 M)...
Después de agotar Hidrógeno disponible...
FUSIÓN DEL HELIO
3 Helio → 1 Carbono
4 Helio → 1 Oxigeno
Así se forman CARBONO y OXÍGENO
17. LA PRIMERA GENERACIÓN DE
ESTRELLAS
Origen de los Átomos del Sistema Solar
Estrellas masivas ( M > 8 M)...
Fusionan elementos que siguen al Carbono y el Oxígeno...
Carbono → Oxígeno, Magnesio, Neón
Oxígeno → Silicio, Azufre
Silicio → Hierro, Níquel
Así se producen algunos de los más abundantes
elementos en planetas terrestres (Mg, Si, Fe, Ni)
18. LA PRIMERA GENERACIÓN DE
ESTRELLAS
Origen de los Átomos de la vida cotidiana
Producción de elementos por fusión termina en el Hierro (y
elementos vecinos)...
¿Cómo se forma el ORO, PLATA, ALUMINIO, URANIO...?
Estrellas muy masivas ( M > 20 M)...
Captura de neutrones:
Neutrones
Elemento
Normal
Elemento
Pesado
...
Desintegració
n
Elemento
Pesado
Elemento
normal
19. REVELACIONES
Proporción de elementos más importantes (H y He)
determinada por condiciones precisas en U primitivo
Factor más importante : Cantidad total de
nucleones en el Universo!...
Más nucleones → Más Helio!
Aspecto muy interesante...
Cantidad de Helio observada nos dice cantidad de nucleones
en el Universo!...
Nucleones parte principal de materia normal del Universo!...
20. REVELACIONES
CONCLUSION: Cantidad de Helio nos dice cantidad
de materia normal..
RESULTADO: Materia normal 10% materia total del
Universo!
CONCLUSIÓN: Existencia de material “exótica”!
MATERIA OSCURA
21. REVELACIONES
Una última reflexión...
¿Y si la composición del universo fuera distinta?...
MÁS HIDRÓGENO
Estrellas más longevas
Más difícil formación de planetas
¿Vida?
MÁS HELIO
Estrellas menos longevas
Estrellas mas luminosas y frías
Planetas jovianos apariencia distinta
22. REVELACIONES
¿Qué produciría una composición distinta?
Mayor equilibrio con antimateria en fase de aniquilación → Fusión deuterio tardía → + He
Constantes de la naturaleza distinta → velocidad de desintegración del neutrón distinta
Mayor número de partículas elementales → Mayor velocidad de expansión! → + He
