Apakah ada proses alami dimana hidrogen dihasilkan dari unsur yang lebih berat di kosmos?

kita tahu bahwa bintang-bintang memadukan hidrogen menjadi helium mulai dari 3 MK; 13 MK di inti Matahari; fusi karbon dimulai pada di atas 500 juta K, dan fusi silikon dimulai pada lebih dari 2.700 juta K untuk perbandingan; kita tahu fusi berhenti pada besi, karena sebuah bintang harus menggunakan lebih banyak energi untuk meleburkannya daripada kembali; jadi elemen yang lebih berat sebagian besar dibuat dalam supernova (tetapi juga mungkin dalam jumlah kecil dengan proses khusus seperti penangkapan neutron); akhirnya bintang seperti matahari berakhir sebagai bintang katai putih, bintang yang lebih besar sebagai bintang neutron, bintang quark, lubang hitam; dan lubang hitam akhirnya mengubah diri mereka menjadi radiasi, di masa depan yang jauh ketika batas massa lubang hitam stabil naik cukup tinggi sehingga lubang hitam paling besar pun menguap;

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

jadi pertanyaan saya adalah, apakah akan seperti yang dikatakan Stephen Baxter, bahwa di masa depan hanya radiasi yang tersisa di alam semesta? Secara khusus, apakah ada proses alami di luar sana di mana hidrogen dimuntahkan ke dalam kosmos, diubah kembali dari unsur yang lebih berat, untuk meregenerasi bahan bakar untuk bintang sehingga mereka dapat bersinar di masa depan yang jauh juga?

Tentu saja kita tidak perlu khawatir tentang ini untuk saat ini. Ini hanya mempertimbangkan keprihatinan kami dengan apa yang akan 10 ^ 70 tahun dari sekarang.

Tidak mungkin untuk membagi nukleus yang lebih besar menjadi nuklei hidrogen tanpa mengeluarkan energi dalam jumlah yang lebih besar yang Anda terima kembali . Ini karena Hidrogen memiliki (sejauh ini) energi ikat nuklir terendah per nukleon (protium tidak memiliki energi pengikat nuklir, meskipun deuterium dan tritium memiliki beberapa). Karena itu, proses seperti itu akan mengurangi entropi alam semesta - suatu pelanggaran terhadap hukum termodinamika.

Saya tidak dapat berbicara karena jika undang-undang ini masih berlaku jika ada " krisis besar " (meskipun pengamatan saat ini mendukung alam semesta yang mengembang).

Ada skenario yang disebut kematian panas , di mana alam semesta tidak memiliki energi lagi untuk melakukan apa pun - yaitu, semuanya serba seragam. Tidak akan ada gradien atau anisotropi dalam distribusi energi atau materi.

Ada beberapa pertanyaan relevan yang ingin diajukan:

1) Apakah proton membusuk, dan jika demikian, apa yang membusuk? Jawabannya tampaknya tidak , atau setidaknya masa hidup teoritis proton harus meningkat sebagai hasil dari eksperimen ini. Jika mereka melakukannya, akhirnya alam semesta bisa berakhir dalam keadaan radiasi (dan energi gelap, dan materi gelap, kecuali jika mereka juga membusuk).

2) Apakah Hidrogen merupakan produk bi dari proses peluruhan alami? Di bawah ini adalah tabel dari semua nuklida yang diketahui.

Seperti yang Anda lihat, sebagian besar elemen (tidak harus dengan jumlah atau massa di alam semesta) mengalami pembusukan melalui beberapa jenis proses. Ada punggungan 'stabil' (disebut pulau stabilitas, dikelilingi oleh lautan ketidakstabilan) unsur-unsur yang dengan senang hati akan ada selamanya.

Pertanyaannya adalah, mode peluruhan manakah yang menghasilkan proton (inti Hidrogen)? Ya, ada peluruhan proton (bukan proton itu sendiri yang membusuk), yang diwarnai merah, meskipun saya harus mengakui bahwa saya tidak tahu persis apa yang dimaksud. Bi-produk fisi adalah sinar gamma (foton energi tinggi), neutron, dan inti anak (lihat Decay chain ). Padahal, saya harus menyebutkan bahwa neutron bebas yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif jenis ini tidak berumur panjang, membusuk menjadi proton dan elektron (proses ini rata-rata berlangsung sekitar 11 menit). Dengan logika ini, juga isotop yang membusuk dengan memancarkan neutron, berwarna ungu, pada akhirnya juga akan menghasilkan proton. dan$\beta^{-}$$\beta^{+}$mengacu pada proses peluruhan beta, di mana tanda minus mengacu pada emisi elektron dan tanda plus mengacu pada emisi positron (anti-partikel elektron). Pembusukan adalah emisi inti Helium, yang stabil .$\alpha$

Sekarang, mengingat bahwa ada cara bagi unsur-unsur berat untuk secara alami menghasilkan proton, pertanyaan yang akan saya tanyakan adalah berapa laju proses ini di alam semesta dibandingkan dengan proses fusi yang terjadi di pusat bintang. Saya tidak yakin saya bisa memberi Anda jawaban untuk pertanyaan ini (atau bahkan mengarahkan Anda ke materi yang sesuai), tetapi secara prinsip tarif ini diketahui. Saya membayangkan bahwa akan banyak pembukuan untuk memperbaikinya.

Tampaknya lubang hitam purba menghasilkan anti proton, dan tersirat dalam artikel terkait bahwa mereka mampu menghasilkan semua jenis partikel lainnya. Jadi mungkin bahkan proton.

Juga, saya kira bahwa selama reaksi tumbukan fisi atau inti, mungkin ada fragmen yang diproduksi yang juga merupakan proton tunggal.

Sinar kosmik tampaknya terutama terdiri dari proton . Pertanyaannya adalah, apakah proton ini diproduksi dalam big bang, atau apakah mereka berasal dari sumber lain. Artikel tersebut menyatakan bahwa banyak sinar kosmik berasal dari supernova. Namun, ini tidak menjawab pertanyaan apakah proton diproduksi di supernova dari unsur yang lebih berat.

Karena saya bukan ahli astrofisika, saya dengan senang hati menunggu komentar atau jawaban lain!

Sunting: Saya membaca tentang mekanisme lain tentang cara membuat elektron dan proton: Interaksi Dua-Foton . Saya mengutip artikel Wikipedia:

Hukum kekekalan energi menetapkan energi foton minimum yang diperlukan untuk penciptaan sepasang fermion: energi ambang ini harus lebih besar daripada total energi fermion yang dihasilkan. Untuk membuat pasangan elektron-positron total energi foton harus minimal 2mec2 = 2 × 0,511 MeV = 1,022 MeV (saya adalah massa satu elektron dan c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa), nilai energi yang sesuai untuk melunakkan foton sinar gamma. Penciptaan pasangan yang jauh lebih masif, seperti proton dan antiproton, membutuhkan foton dengan energi lebih dari 1,88 GeV (foton hard gamma ray).

Penghitungan pertama tingkat produksi pasangan e + –e− dalam tabrakan foton-foton dilakukan oleh Lev Landau pada tahun 1934. 1 Diperkirakan bahwa proses pembuatan pasangan e + –e− (melalui tabrakan foton) mendominasi dalam tabrakan ultra- Partikel bermuatan relativistik — karena foton-foton tersebut dipancarkan dalam kerucut sempit sepanjang arah gerakan partikel asli yang sangat meningkatkan fluks foton.

Pada penumbuk partikel berenergi tinggi, peristiwa penciptaan materi telah menghasilkan berbagai macam partikel berat eksotis yang keluar dari tabrakan jet foton (lihat fisika dua-foton). Saat ini, fisika dua-foton mempelajari penciptaan berbagai pasangan fermion baik secara teoritis maupun eksperimental (menggunakan akselerator partikel, air shower, isotop radioaktif, dll.).

Jadi, dalam jumlah kecil pasangan elektron-positron dan pasangan anti-proton proton masing-masing harus diciptakan oleh radiasi gamma lunak dan keras (atau partikel Fermion lainnya). Masalahnya di sini lagi adalah bahwa peristiwa ini jarang terjadi, tidak menghasilkan materi baru secara signifikan. Artikel selanjutnya mengatakan bahwa ini adalah metode di mana materi diciptakan selama Big Bang. Tetapi hanya satu dari Fermion akan bertahan untuk membentuk materi saat ini di alam semesta.$10^{10}$

Semua dalam semua proses ini mungkin tidak akan cukup untuk membentuk bintang baru.