원소와 빅뱅 우주론 #1

우주의 시작과 원소의 생성

1. 기본입자 생성 : 물질을 구성하는 가장 작은 입자는 쿼크, 전자, 랩톤 등이 있으며 이것을 기본 입자라고 한다.           단, 여기서 중요한것은 기본입자라고 해서 더이상 쪼개지지 않는 궁극적인 단위를 뜻하는게 아니며, 그렇기에 기본입자는 계속 새롭게 제시되고 있다!!

• 우주 탄생 직후의 우주 : 온도가 매우 높아 입자가 존재할 수 없었다.                                                                             우리가 여름에 너무 더우면 서로 붙지 않으려고 하는것과 비슷한 원리!
• 기본 입자의 생성: 우주가 팽창하면서 우주의 온도가 낮아졌고, 쿼크와 전자같은 기본 입자들이 생성되었다.                 물질의 구성: 모든 물질은 원자로 이루어져 있다. 원자는 전자와 원자핵으로, 원자핵은 양성자와 중성자로, 양성자와   중성자는 쿼크로 구성되어 있다!

                                            물질 ⊃ 원자 ⊃ 원자핵과 전자 ⊃ 양성자와 중성자 ⊃ 쿼크

 

 2.양성자와 중성자의 생성 : 우주가 팽창하면서 온도가 더욱 낮아졌고, 쿼크가 결합하여 양성자와 중성자가 생성 되었다.

 

 3.헬륨 원자핵의 생성(빅뱅후 약 3분)

-헬륨원자핵의 생성 : 우주의 온도가 계쏙 낮아짐에 따라 양성자와 중성자가 결합하여헬륨 원자핵을 형성 하였다.

-수소원자핵의 생성: 결합하지 못한 양성자는 그 자체로 수소 원자핵이 되었다.

중성자가 양성자보다 약간 더 질량이 많기때문에 양성자에서 중성자가 되기 위해서는 에너지를 흡수해야 하고 중성자가 양성자가 되기 위해서는 에너지가 방출되어야 한다.
빅뱅 초기에는 온도가 높아 즉,에너지가 많아 양성자→중성자 활동이 활발하여 양성자와 중성자의 비율이 1:1이었습니다.

하지만, 우주가 점점 식으면서 에너지도 낮아지고 양성자→중성자는 중지되었고 중성자→양성자 활동만 일어났습니다. 이 것을 전부 계산해보면 양성자:중성자가 7:1이 된다.

수소 원자핵과 헬륨 원자핵은 양성자:중성자=7:1 전제하에 생성되었습니다.
더 이해하기 쉽게하기 위해서 14:2로 바꿉시다.
수소는 양성자 1개만 있으면 되고 헬륨은 양성자 2개, 중성자2개를 필요로 합니다.
따라서 양성자 14개중에 2개를 중성자로 넘깁니다.
12:4 즉 3:1이라는 비율이 여기서 나오게 됩니다!

수소원자핵 헬륨원자핵의 질량비 3:1

 

4. 원자의 생성（빅뱅 후 약 38만 년, 우주 온도 약 3000`K）: 자유롭게 돌아다니던 전자가 원자핵과 결합하여 원자가 생성 되었다