Gibt es einen natürlichen Prozess, durch den Wasserstoff aus schwereren Elementen im Kosmos erzeugt wird?

wir wissen, dass Sterne ab 3 MK Wasserstoff zu Helium verschmelzen; 13 MK im Kern der Sonne; Die Kohlenstofffusion beginnt bei über 500 Millionen K und die Siliziumfusion beginnt zum Vergleich bei über 2700 Millionen K. Wir wissen, dass die Fusion bei Eisen stoppt, weil ein Stern mehr Energie verbrauchen muss, um das zu verschmelzen, als er zurückbekommt. so werden schwerere Elemente meist in einer Supernova erzeugt (aber auch in kleinen Mengen durch spezielle Prozesse wie Neutroneneinfang möglich); Schließlich enden sonnenähnliche Sterne als weiße Zwerge, größere Sterne als Neutronensterne, Quarksterne, Schwarze Löcher. und Schwarze Löcher wandeln sich schließlich in ferner Zukunft in Strahlung um, wenn die stabile Massengrenze für Schwarze Löcher so hoch steigt, dass selbst die massereichsten Schwarzen Löcher verdunsten.

http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_Diagrams

Meine Frage ist also, wird es so sein, wie Stephen Baxter sagte, dass in Zukunft nur noch Strahlung im Universum übrig sein wird? Gibt es da draußen einen natürlichen Prozess, bei dem Wasserstoff in den Kosmos gespuckt wird, der von schwereren Elementen zurückgewandelt wird, um den Treibstoff für Sterne zu regenerieren, damit sie auch in ferner Zukunft leuchten können?

Natürlich müssen wir uns vorerst keine Sorgen machen. Dies berücksichtigt nur unsere Besorgnis über die nächsten 10 bis 70 Jahre.

Es ist nicht möglich, einen größeren Kern in Wasserstoffkerne aufzuteilen, ohne eine größere Menge an Energie zu verbrauchen, die Sie zurückerhalten . Dies liegt daran, dass Wasserstoff (bei weitem) die niedrigste Kernbindungsenergie pro Nukleon aufweist (Protium hat keine Kernbindungsenergie, obwohl Deuterium und Tritium einige haben). Daher würde ein solcher Prozess die Entropie des Universums verringern - eine Verletzung der Gesetze der Thermodynamik.

Ich könnte nicht dafür sprechen, ob diese Gesetze noch gelten würden, wenn es eine " große Krise " gäbe (obwohl aktuelle Beobachtungen ein expandierendes Universum unterstützen).

Es gibt ein Szenario namens Hitzetod , in dem das Universum einfach keine Energie mehr hat, um etwas zu tun - das heißt, alles ist völlig einheitlich. Es würde keine Gradienten oder Anisotropien bei der Verteilung von Energie oder Materie geben.

Es gibt einige relevante Fragen, die man stellen möchte:

1) Zerfallen Protonen und wenn ja, in was zerfallen sie? Die Antwort scheint nein zu sein , oder zumindest muss die theoretische Lebensdauer des Protons als Ergebnis dieser Experimente zunehmen. Wenn sie dies tun, könnte das Universum schließlich in einen Strahlungszustand geraten (und dunkle Energie und dunkle Materie, sofern sie nicht auch zerfallen).

2) Ist Wasserstoff ein Nebenprodukt eines natürlichen Zerfallsprozesses? Nachfolgend finden Sie eine Tabelle aller bekannten Nuklide.

Wie Sie sehen können, zerfällt die Mehrheit der Elemente (nicht unbedingt nach Anzahl oder Masse im Universum) durch irgendeine Art von Prozess. Es gibt einen "stabilen" Kamm (genannt die Insel der Stabilität, umgeben vom Meer der Instabilität) von Elementen, die glücklich für immer existieren werden.

$\beta^{-}$$\beta^{+}$$\alpha$

Angesichts der Tatsache, dass es für schwere Elemente Möglichkeiten gibt, auf natürliche Weise Protonen zu produzieren, würde ich die Frage stellen, wie schnell diese Prozesse im Universum im Vergleich zu Fusionsprozessen in den Zentren der Sterne ablaufen. Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihnen eine Antwort auf diese Frage geben (oder Sie sogar auf das entsprechende Material verweisen könnte), aber im Prinzip sind diese Preise bekannt. Ich würde mir vorstellen, dass es ziemlich viel Buchhaltung wäre, um es richtig zu machen.

Es scheint, dass ursprüngliche Schwarze Löcher Anti-Protonen produzieren, und der verlinkte Artikel impliziert, dass sie in der Lage sind, alle Arten anderer Partikel zu produzieren. Also vielleicht sogar Protonen.

Ich vermute auch, dass während natürlicher Spalt- oder Kernkollisionsreaktionen Fragmente entstehen können, die auch einzelne Protonen sind.

Kosmische Strahlen scheinen hauptsächlich aus Protonen zu bestehen . Die Frage ist, ob diese Protonen im Urknall produziert wurden oder ob sie aus anderen Quellen stammen. Der Artikel besagt, dass viele kosmische Strahlen von Supernovae stammen. Dies beantwortet jedoch nicht die Frage, ob die Protonen in der Supernova aus schwereren Elementen hergestellt wurden.

Da ich kein Astrophysiker bin, warte ich gerne auf Kommentare oder andere Antworten!

Bearbeiten: Ich habe über einen anderen Mechanismus zur Erzeugung von Elektronen und Protonen gelesen: die Zwei-Photonen-Wechselwirkung . Ich zitiere den Wikipedia-Artikel:

Das Energieerhaltungsgesetz legt eine minimale Photonenenergie fest, die für die Erzeugung eines Fermionspaares erforderlich ist: Diese Schwellenenergie muss größer sein als die gesamte Ruheenergie der erzeugten Fermionen. Um ein Elektron-Positron-Paar zu erzeugen, muss die Gesamtenergie der Photonen mindestens 2 mec2 = 2 × 0,511 MeV = 1,022 MeV betragen (me ist die Masse eines Elektrons und c ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum), ein entsprechender Energiewert zu weichen Gammastrahlenphotonen. Die Erzeugung eines viel massereicheren Paares wie eines Protons und eines Antiproton erfordert Photonen mit einer Energie von mehr als 1,88 GeV (harte Gammastrahlenphotonen).

Erste Berechnungen der Geschwindigkeit der Produktion von e + -e− -Paaren bei der Photon-Photon-Kollision wurden 1934 von Lev Landau durchgeführt. 1 Es wurde vorhergesagt , dass der Prozess von e + -E- Paarerzeugung (über Kollisionen von Photonen) vorherrscht in Kollision von ultra- relativistisch geladene Teilchen - weil diese Photonen in engen Kegeln entlang der Bewegungsrichtung des ursprünglichen Teilchens abgestrahlt werden und den Photonenfluss stark erhöhen.

In Hochenergie-Teilchenkollidern haben Materieerzeugungsereignisse eine Vielzahl exotischer schwerer Teilchen hervorgebracht, die aus kollidierenden Photonenstrahlen ausfallen (siehe Zwei-Photonen-Physik). Derzeit untersucht die Zwei-Photonen-Physik die Erzeugung verschiedener Fermionenpaare sowohl theoretisch als auch experimentell (unter Verwendung von Teilchenbeschleunigern, Luftduschen, radioaktiven Isotopen usw.).

$10^{10}$ Fermionen hätte überlebt, um die aktuelle Materie im Universum zu bilden.

Alles in allem werden diese Prozesse wahrscheinlich nicht ausreichen, um neue Sterne zu bilden.