Το σιδηρομετάλλευμα είναι ένας φυσικός ορυκτός σχηματισμός που περιέχει ενώσεις σιδήρου συσσωρευμένες σε τέτοιο όγκο που επαρκεί για την οικονομική του εξόρυξη. Φυσικά, όλα τα πετρώματα περιέχουν σίδηρο. Αλλά τα μεταλλεύματα σιδήρου είναι ακριβώς εκείνες οι σιδηρούχες ενώσεις που είναι τόσο πλούσιες σε αυτή την ουσία που επιτρέπουν τη βιομηχανική εξόρυξη μεταλλικού σιδήρου.

Τύποι σιδηρομεταλλευμάτων και τα κύρια χαρακτηριστικά τους

Όλα τα σιδηρομεταλλεύματα διαφέρουν πολύ σύνθεση ορυκτών, την παρουσία επιβλαβών και ωφέλιμων ακαθαρσιών. Οι συνθήκες σχηματισμού τους και, τέλος, η περιεκτικότητα σε σίδηρο.

Τα κύρια υλικά που ταξινομούνται ως μετάλλευμα μπορούν να χωριστούν σε διάφορες ομάδες:

• Οξείδια σιδήρου, που περιλαμβάνουν αιματίτη, μαρτίτη, μαγνητίτη.
• Υδροξείδια σιδήρου - υδρογοαιθίτης και γαιθίτης.
• Πυριτικά άλατα - θουριγγίτης και χαμοσίτης.
• Ανθρακικά - σιδεροπλεσίτης και σιδερίτης.

Τα βιομηχανικά μεταλλεύματα σιδήρου περιέχουν σίδηρο σε ποικίλες συγκεντρώσεις - από 16 έως 72%. Στις ωφέλιμες ακαθαρσίες που περιέχονται στα σιδηρομεταλλεύματα περιλαμβάνονται: Mn, Ni, Co, Mo κ.λπ. Υπάρχουν και επιβλαβείς ακαθαρσίες, που περιλαμβάνουν: Zn, S, Pb, Cu κ.λπ.

Κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος και τεχνολογία εξόρυξης

Σύμφωνα με τη γένεσή τους, τα υπάρχοντα κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος χωρίζονται σε:

• Ενδογενής. Μπορούν να είναι πυριγενή, αντιπροσωπεύοντας εγκλείσματα μεταλλευμάτων τιτανομαγνητίτη. Μπορεί επίσης να υπάρχουν εγκλείσματα ανθρακίτη. Επιπλέον, υπάρχουν εναποθέσεις skarn-μαγνητίτη σε σχήμα φακού, σε σχήμα φύλλου, αποθέσεις ηφαιστειακών-ιζηματογενών σχηματισμών, υδροθερμικές φλέβες, καθώς και ακανόνιστο σχήμασώματα μεταλλεύματος.
• Εξωγενής. Αυτά περιλαμβάνουν κυρίως κοιτάσματα ιζηματογενούς στρώματος φαιού σιδηρομεταλλεύματος και σιδερίτη, καθώς και κοιτάσματα μεταλλευμάτων θορυγγίτη, χαμοσίτη και υδρογοαιθίτη.
• Μεταμορφογενείς είναι εναποθέσεις σιδηρούχων χαλαζιτών.

Οι μέγιστοι όγκοι παραγωγής μεταλλεύματος προκαλούνται από σημαντικά αποθέματα και πέφτουν στους προκάμπριους σιδηρούχα χαλαζίτες. Τα ιζηματογενή μεταλλεύματα καφέ σιδήρου είναι λιγότερο κοινά.

Κατά τη διάρκεια της εξόρυξης, γίνεται διάκριση μεταξύ των πλούσιων μεταλλευμάτων και αυτών που απαιτούν εμπλουτισμό. Η βιομηχανία που παράγει σιδηρομετάλλευμα πραγματοποιεί και την προκαταρκτική επεξεργασία της: διαλογή, σύνθλιψη και τον προαναφερθέντα εμπλουτισμό, καθώς και συσσωμάτωση. Η βιομηχανία εξόρυξης μεταλλευμάτων ονομάζεται βιομηχανία σιδηρομεταλλεύματος και αποτελεί τη βάση πρώτης ύλης για τη σιδηρούχα μεταλλουργία.

Εφαρμογές

Το σιδηρομετάλλευμα είναι η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή χυτοσιδήρου. Πηγαίνει σε παραγωγή ανοιχτής εστίας ή μετατροπέα, καθώς και για ανάκτηση σιδήρου. Όπως είναι γνωστό, μια μεγάλη ποικιλία προϊόντων κατασκευάζεται από σίδηρο, καθώς και από χυτοσίδηρο. Οι ακόλουθες βιομηχανίες χρειάζονται αυτά τα υλικά:

• Μηχανολογία και κατεργασία μετάλλων.
• Αυτοκινητοβιομηχανία;
• Βιομηχανία πυραύλων;
• Στρατιωτική βιομηχανία;
• Τροφίμων και ελαφριάς βιομηχανίας.
• Οικοδομικός τομέας;
• Παραγωγή και μεταφορά πετρελαίου και φυσικού αερίου.

Διατροφή για τον εγκέφαλο. Μια αποτελεσματική τεχνική βήμα προς βήμα για την ενίσχυση της απόδοσης του εγκεφάλου και την ενίσχυση της μνήμης Neal Barnard

Από πού προέρχονται τα μέταλλα;

Από πού προέρχονται τα μέταλλα;

Μέχρι τώρα θα πρέπει να έχετε μια πολύ καλή ιδέα ότι τα τοξικά μέταλλα καταστρέφουν τα νευρικά κύτταρα στον εγκέφαλό σας ένα προς ένα. Λοιπόν, τώρα μένει να μάθουμε από πού ακριβώς προέρχονται.

Ας ξεκινήσουμε με την κουζίνα σας. Τι έχεις κάτω από τον νεροχύτη σου; Η κατασκευή σωλήνων νερού από χαλκό έγινε δημοφιλής στη δεκαετία του τριάντα του περασμένου αιώνα. Όταν με την πάροδο του χρόνου σωλήνες χαλκούκαι οι συνδέσεις ορείχαλκου αρχίζουν να αποσυντίθενται λόγω διάβρωσης, τα σωματίδια χαλκού καταλήγουν στο πόσιμο νερό.

Χρησιμοποιείτε μαντεμένιο τηγάνι; Τα μαντεμένια κουζινικά σκεύη προσθέτουν σημαντικές ποσότητες σιδήρου στο φαγητό που μαγειρεύεται πάνω τους. Για ένα νεαρό κορίτσι που χρειάζεται σίδηρο λόγω μηνιαίας απώλειας σιδήρου κατά την έμμηνο ρύση, αυτό μπορεί να είναι καλό, αλλά άλλοι άνθρωποι είναι πιο πιθανό να έχουν πολύ σίδηρο στο σώμα τους παρά πολύ λίγο.

Τώρα ας ρίξουμε μια ματιά στο εσωτερικό του ντουλαπιού της κουζίνας σας. Κρατάτε ένα μπουκάλι βιταμίνες σε αυτό; Τα κοινά συμπληρώματα βιταμινών-μετάλλων περιέχουν περίπου δύο χιλιοστόγραμμα χαλκού ανά κάψουλα — περισσότερο από το διπλάσιο της συνιστώμενης ημερήσιας πρόσληψης. Είναι η ίδια ιστορία με τον ψευδάργυρο και μερικές φορές με τον σίδηρο.

Πιστεύουμε ότι βελτιώνουμε την υγεία μας παίρνοντας μια καθημερινή πολυβιταμίνη, και από πολλές απόψεις το κάνουμε. Είναι μια εξαιρετική πηγή βιταμίνης Β 12 και βιταμίνης D, οι οποίες είναι εξαιρετικά σημαντικές για την υγεία του οργανισμού. Ωστόσο, τα μέταλλα που προστίθενται σε αυτά τα σύμπλοκα είναι περιττά γιατί τα λαμβάνετε ήδη επαρκή ποσότηταμε φαγητό. Είναι καλύτερο να προτιμάτε αποκλειστικά τα συμπληρώματα βιταμινών που δεν περιέχουν χαλκό, ψευδάργυρο, σίδηρο ή άλλα μέταλλα. Ή μπορείτε απλά να πάρετε τη βιταμίνη Β ξεχωριστά Θα μιλήσουμε περισσότερα για τις βιταμίνες στο κεφάλαιο πέντε.

Στη δεκαετία του πενήντα του περασμένου αιώνα στις Ηνωμένες Πολιτείες, το τονωτικό Jeritol διαφημιζόταν στην τηλεόραση με δυναμισμό και κύριο, προσφέροντας το ως λύση στο πρόβλημα των ατόμων με έλλειψη σιδήρου στο αίμα. Η διαφήμιση ανέφερε ότι «μόνο ένα μπουκάλι του ποτού περιέχει διπλάσιο σίδηρο από ένα κιλό συκώτι μοσχαριού». Οι γιατροί έχουν επίσης προωθήσει τη χρήση συμπληρωμάτων σιδήρου ως α πρόσθετη πηγήενέργεια, πιστεύοντας ότι η γενική αδυναμία είναι σημάδι αναιμίας. Δεν μπορεί να ειπωθεί ότι αντιμετώπισαν πλήρως τις ευθύνες τους: η κούραση μπορεί να προκληθεί από εκατό διαφορετικούς λόγους και η έλλειψη σιδήρου δεν είναι καν στην πρώτη δεκάδα.

Δείτε τώρα τη συσκευασία των αγαπημένων σας δημητριακών πρωινού. Για κάποιο λόγο, ο κατασκευαστής αποφάσισε ότι ο σίδηρος και ο ψευδάργυρος είναι ζωτικής σημασίας για εσάς και πρόσθεσε την ημερήσια πρόσληψη σε κάθε μερίδα. Ωστόσο, δεν έχετε καμία απολύτως ανάγκη για αυτά τα πρόσθετα μέταλλα και θα ήταν πολύ καλύτερα χωρίς αυτά. Έχω ήδη στείλει αίτημα στα γραφεία των πιο δημοφιλών παραγωγών δημητριακών πρωινού να περιορίσουν τα πρόσθετα πρόσθετα μόνο στις βιταμίνες και να αφήσουν μόνα τα μέταλλα, τα οποία οι περισσότεροι καταναλωτές ήδη λαμβάνουν σε επαρκείς ποσότητες στα τρόφιμα.

Έτσι, τα υδραυλικά, τα κουζινικά σκεύη, τα συμπληρώματα διατροφής και τα δημητριακά πρωινού συμβάλλουν στην υπερβολική δόση μετάλλων που δεν θα κάνουν τον εγκέφαλό σας να αισθανθεί καλύτερα. Ωστόσο, δεν έχουμε φτάσει ακόμα στη μεγαλύτερη πηγή αυτών των κοινών ορυκτών.

Αυτό το κείμενο είναι ένα εισαγωγικό απόσπασμα.

Όταν λένε «σίδερο» για κάτι, εννοούν ανθεκτικό, δυνατό, άφθαρτο. Δεν είναι περίεργο να ακούτε: «σιδηρά θέληση», «σιδερένια υγεία» και ακόμη και «σιδερένια γροθιά». Τι είναι ο σίδηρος;

Ιστορία του ονόματος

Ο σίδηρος στην καθαρή του μορφή είναι μέταλλο σε ασημί χρώμα, στα λατινικά λέγεται Fe (ferrum).Οι επιστήμονες διαφωνούν για την προέλευση του ρωσικού ονόματος. Κάποιοι πιστεύουν ότι προέκυψε από τη λέξη «jalja», που σημαίνει μέταλλο στα σανσκριτικά, άλλοι υποστηρίζουν ότι είναι η λέξη «zhel», που σημαίνει «λάμπω».

Πώς πήραν οι άνθρωποι σίδηρο;

Για πρώτη φορά, ο σίδηρος βρέθηκε στα χέρια ενός άνδρα, πέφτοντας από τον ουρανό. Εξάλλου, πολλοί μετεωρίτες ήταν σχεδόν εξ ολοκλήρου σίδηρος. Ως εκ τούτου, τα αντικείμενα από αυτό το μέταλλο απεικονίστηκαν ως μπλε - το χρώμα του ουρανού. Πολλοί λαοί έχουν μύθους για την παραδεισένια προέλευση των σιδερένιων εργαλείων - υποτίθεται ότι δόθηκαν από τους θεούς.

Τι είναι η «Εποχή του Σιδήρου»;

Όταν ο άνθρωπος ανακάλυψε το μπρούτζο, ξεκίνησε η «Εποχή του Χαλκού». Αργότερα αντικαταστάθηκε από το «σιδερένιο». Αυτό είναι το όνομα που δόθηκε στην εποχή που οι Χαλίμπ, οι άνθρωποι που ζούσαν στις ακτές της Μαύρης Θάλασσας, έμαθε να λιώνει ειδική άμμο σε ειδικούς φούρνους.Το μέταλλο που προέκυψε ήταν ένα όμορφο ασημί χρώμα και δεν σκουριάστηκε.

Τα χρυσά αντικείμενα είχαν πάντα μεγαλύτερη αξία;

Εκείνες τις μέρες, όταν έλιωναν το σίδερο από μετεωρίτες, χρησιμοποιούνταν κυρίως για την κατασκευή κοσμημάτων που μπορούσαν να φορούν μόνο άτομα ευγενικής καταγωγής. Συχνά αυτές οι διακοσμήσεις είχαν χρυσό πλαίσιο, και μέσα Αρχαία Ρώμηακόμη και ΒΕΡΕΣ ΓΑΜΟΥήταν σιδερένια. Σώζεται μια επιστολή γραμμένη από έναν από τους φαραώ της Αιγύπτου προς τον βασιλιά των Χετταίων, όπου ζήτησε να του στείλει σίδερο, υποσχόμενος να πληρώσει σε χρυσό σε οποιαδήποτε ποσότητα.

Τα θαύματα του κόσμου από σίδηρο

Στην Ινδία, στο Δελχί, υπάρχει μια αρχαία στήλη πάνω από επτά μέτρα ύψος. Κατασκευάστηκε από καθαρό σίδηρο το 415 μ.Χ. Αλλά ακόμα και τώρα σε αυτό δεν υπάρχει ίχνος σκουριάς.Σύμφωνα με το μύθο, το να αγγίξεις τη στήλη με την πλάτη σου εκπληρώνει την αγαπημένη σου επιθυμία. Μια άλλη μεγαλειώδης σιδερένια κατασκευή είναι ο Πύργος του Άιφελ. Περισσότεροι από επτά χιλιάδες τόνοι μετάλλου χρειάστηκαν για να κατασκευαστεί το σύμβολο του Παρισιού.

Από πού προέρχεται ο σίδηρος;

Για να πάρετε σίδηρο, χρειάζεστε σιδηρομετάλλευμα. Πρόκειται για μέταλλα, πέτρες στις οποίες ο σίδηρος συνδυάζεται με διάφορες άλλες ουσίες. Με τον καθαρισμό του σιδήρου από ακαθαρσίες, λαμβάνεται το επιθυμητό μέταλλο. Για παράδειγμα, η πρώτη ύλη μπορεί να είναι μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα, το οποίο περιέχει έως και 70% σίδηρο. Το σιδηρομετάλλευμα είναι μια μαύρη ή σκούρα γκρι πέτρα. Στη Ρωσία εξορύσσεται στα Ουράλια,για παράδειγμα, στα βάθη του βουνού, που ονομάζεται Μαγνητικό.

Πώς εξορύσσεται το μετάλλευμα;

Κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος βρίσκονται όχι μόνο στη Ρωσία, αλλά και στην Ουκρανία, τη Σουηδία, τη Νορβηγία, τη Βραζιλία, τις ΗΠΑ και ορισμένες άλλες χώρες. Τα αποθέματα αυτού του ορυκτού δεν είναι παντού τα ίδια, αρχίζουν να το εξάγουν μόνο αν φαίνεται κερδοφόρο, γιατί η ανάπτυξη είναι ακριβήκαι δεν θα αποδώσει εάν υπάρχει πολύ λίγο σίδηρο.

Τις περισσότερες φορές, το σιδηρομετάλλευμα εξορύσσεται με τη μέθοδο του ανοιχτού λάκκου. Σκάβουν μια τεράστια τρύπα που ονομάζεται καριέρα.Είναι πολύ βαθιά - μισό χιλιόμετρο βάθος. Και το πλάτος εξαρτάται από το πόσο μετάλλευμα υπάρχει τριγύρω. Ειδικά μηχανήματα αφαιρούν το μετάλλευμα, διαχωρίζοντάς το από τον ανεπιθύμητο βράχο. Στη συνέχεια τα φορτηγά το μεταφέρουν στα εργοστάσια.

Ωστόσο, δεν μπορεί να αναπτυχθεί κάθε κατάθεση με αυτόν τον τρόπο. Εάν το μετάλλευμα είναι βαθύ, πρέπει να κάνετε ορυχεία για να το εξαγάγετε. Για ορυχείο σκάβουν πρώτα ένα βαθύ πηγάδι που λέγεται φρεάτιο και από κάτω υπάρχουν διάδρομοι - παρασυρόμενα. Οι ανθρακωρύχοι κατεβαίνουν. Αυτοί είναι γενναίοι άνθρωποι, βρίσκουν μετάλλευμα και το ανατινάζουν και μετά το μεταφέρουν κομμάτι κομμάτι στην επιφάνεια.Το έργο των ανθρακωρύχων είναι πολύ επικίνδυνο, γιατί το ορυχείο μπορεί να καταρρεύσει, και υπάρχουν επικίνδυνα αέρια από κάτω, ακόμα και σε μια έκρηξη, οι άνθρωποι μπορεί να τραυματιστούν, αν και είναι πολύ προσεκτικοί και ακολουθούν τους κανόνες ασφαλείας.

Πώς λαμβάνεται ο σίδηρος από το μετάλλευμα;

Αλλά η απόκτηση μεταλλεύματος δεν είναι το παν! Άλλωστε, η απόκτηση σιδήρου από μετάλλευμα είναι επίσης μια δύσκολη διαδικασία. Αν και έμαθαν να λιώνουν σίδερο από μετάλλευμα εδώ και πολύ καιρό. Στην αρχαιότητα, οι σιδηρουργοί το μύριζαν, ήταν πολύ σεβαστοί άνθρωποι. Το μετάλλευμα και το κάρβουνο τοποθετούνταν σε ειδικό φούρνο που ονομαζόταν σφυρηλάτηση και στη συνέχεια πυρπολήθηκαν. Ωστόσο, η συνηθισμένη θερμοκρασία καύσης δεν είναι αρκετά υψηλή για τήξη, έτσι η φωτιά άναψε με φυσούνα - μια συσκευή που φυσά αέρα με μεγάλη δύναμη. Στην αρχή κινήθηκαν με τα χέρια και αργότερα έμαθαν να χρησιμοποιούν τη δύναμη του νερού. Ως αποτέλεσμα της θέρμανσης, προέκυψε μια πυροσυσσωματωμένη μάζα, την οποία στη συνέχεια σφυρηλάτησε ο σιδηρουργός, δίνοντας στο σίδερο το επιθυμητό σχήμα.

Κράματα

Πιο συχνά χρησιμοποιήθηκε (και χρησιμοποιείται ακόμα) όχι καθαρό σίδηρο, αλλά χάλυβας ή χυτοσίδηρος.Είναι ένα κράμα σιδήρου και διοξειδίου του άνθρακα. Εάν το κράμα περιέχει περισσότερο από 2% άνθρακα, τότε λαμβάνεται χυτοσίδηρος. Είναι εύθραυστο, αλλά λιώνει εύκολα και μπορεί να του δοθεί οποιοδήποτε σχήμα. Εάν ο άνθρακας είναι μικρότερος από 2%, τότε . Είναι πολύ ανθεκτικό και χρησιμοποιείται για την κατασκευή πολλών απαραίτητων πραγμάτων, αυτοκινήτων, όπλων.

Τώρα, βέβαια, χρησιμοποιούνται άλλες μέθοδοι, αν και η αρχή τους είναι η ίδια: τήξη με προσθήκη διοξειδίου του άνθρακα σε υψηλές θερμοκρασίες. Επί του παρόντος, η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό.

Γιατί το ανθρώπινο σώμα χρειάζεται σίδηρο;

Αν κάποιος έχει έλλειψη σιδήρου, αρρωσταίνει. Αυτό το μέταλλο χρειάζεται για το σχηματισμό της αιμοσφαιρίνης,που παρέχει οξυγόνο σε κάθε κύτταρο του σώματος. Επομένως, πρέπει να τρώτε τροφές πλούσιες σε σίδηρο - συκώτι, όσπρια, μήλα.

Εάν αυτό το μήνυμα σας ήταν χρήσιμο, θα χαρώ να σας δω

Η συγχώνευση άστρων νετρονίων συμβαίνει πολύ σπάνια, στον Γαλαξία μας, για παράδειγμα, μία φορά κάθε δέκα χιλιάδες χρόνια, και ο σχηματισμός νέων στοιχείων συμβαίνει μόνο λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά από αυτήν. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία είναι μια σημαντική πηγή στοιχείων βαρύτερων από το νικέλιο και μια κύρια πηγή σταθερών στοιχείων βαρύτερων από το δημήτριο. Φαίνεται ότι πολλά τηλεσκόπια είδαν αμέσως αυτή τη σύγκρουση και ως αποτέλεσμα σχηματίστηκαν τα βαρυτικά κύματα. Αποφασίσαμε να εξηγήσουμε στους αναγνώστες Ν+1πώς αυτή η ανακάλυψη θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε την προέλευση διάφορα στοιχείαστο Σύμπαν.

Παρά την ταχεία ανάπτυξη της αστροφυσικής τα τελευταία 100 χρόνια, η γνώση μας για την προέλευση πολλών στοιχείων του περιοδικού πίνακα αφήνει πολλά περιθώρια. Η συνολική εικόνα έχει προκύψει λίγο-πολύ από το έργο τέτοιων τιτάνων όπως οι Arthur Eddington, Georgi Gamow και Fred Hoyle - το υδρογόνο και το ήλιο προήλθαν από τη Μεγάλη Έκρηξη, ο βομβαρδισμός του διαστρικού μέσου από κοσμικές ακτίνες είναι υπεύθυνος για το λίθιο, το βηρύλλιο, το βόριο, και στοιχεία από άνθρακα έως μολυβδαίνιο (μαζί με το βάριο, το βολφράμιο και το τιτάνιο που τα ένωσαν) εμφανίζονται ως αποτέλεσμα της αστρικής πυρηνοσύνθεσης - αντιδράσεων πυρηνικής σύντηξης στους πυρήνες των άστρων είτε κατά τη διάρκεια της ζωής τους είτε ως αποτέλεσμα του λαμπερού θανάτου τους (το οποίο εμείς παρατηρήστε με τη μορφή εκρήξεων σουπερνόβα).

Στοιχεία με ατομικό αριθμό μάζας μεγαλύτερο από 94 (και τεχνήτιο) έχουν ληφθεί από τον άνθρωπο ορισμένα άλλα στοιχεία είναι πολύ ασταθή, διασπώνται με κάθε ευκαιρία και δεν βρίσκονται σχεδόν ποτέ στη φύση (πολώνιο, αστίνη και άλλα).

Προέλευση διαφόρων στοιχείων. Αυτά τα άτομα που εμφανίζονται ως αποτέλεσμα της συγχώνευσης αστεριών νετρονίων επισημαίνονται με μοβ.

Wikimedia Commons

Αυτή είναι μια ποιοτική εικόνα, αλλά όταν προσπαθούμε να δώσουμε μια ποσοτική ανάλυση, αρχίζουν τα προβλήματα: οι εκρήξεις σουπερνόβα, που είναι μια από τις πιο ισχυρές ενεργειακά εκρήξεις στο Σύμπαν, εξακολουθούν να μην παράγουν την απαιτούμενη ποσότητα βαρέων στοιχείων. Αρκετοί επιστήμονες στα τέλη της δεκαετίας του 1990 πραγματοποίησαν προσομοιώσεις σε υπολογιστή και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα απαραίτητα στοιχεία μπορούν να ληφθούν μόνο εάν «προσαρμόσουμε» με μεγάλη ακρίβεια τις παραμέτρους των σουπερνόβα (η διατομή σύλληψης νετρίνων ή οι ιδιότητες της ασθενούς αλληλεπίδρασης ) και τους έθεσε μη ρεαλιστικές αρχικές συνθήκες Επιπλέον, μια σειρά από βαριά στοιχεία απουσιάζουν από τα πολύ παλιά αστέρια. Περιέχουν ήδη πυρίτιο, ασβέστιο και ακόμη και σίδηρο (δηλαδή συλλέχθηκαν από ένα σύννεφο υδρογόνου που προηγουμένως ήταν εμπλουτισμένο με τα υπολείμματα υπερκαινοφανών που είχαν εκραγεί από καιρό), αλλά δεν υπάρχει ρουβίδιο, ιώδιο, χρυσός. Ωστόσο, αυτά τα ίδια στοιχεία υπάρχουν σε νεότερα αστέρια, τα οποία, θεωρητικά, θα έπρεπε να είχαν σχηματιστεί από τα ίδια σύννεφα με υπολείμματα σουπερνόβα. Δεν είναι περίεργο να πιστεύουμε ότι οι σουπερνόβα, μερικά δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, άλλαξαν την αρχή λειτουργίας τους και άρχισαν να παράγουν στοιχεία σε εντελώς διαφορετικές αναλογίες;

Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχουν άλλες πηγές βαρέων στοιχείων στο Σύμπαν. Το 1989, προτάθηκε ότι μια τέτοια πηγή θα μπορούσε να είναι συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων που περιφέρονται μεταξύ τους. Παρά το γεγονός ότι πρόκειται για πολύ πιο σπάνια γεγονότα (όχι μόνο ένα αστέρι νετρονίων είναι ένα μάλλον εξωτικό αντικείμενο, αλλά πρέπει επίσης να ταιριάζει με έναν σύντροφο από το ίδιο αστέρι), φαίνεται ότι για το χρυσό και την πλατίνα στα δαχτυλίδια μας πρέπει να ευχαριστήσουμε τους .

Η μάζα των άστρων νετρονίων δεν είναι πολύ μεγάλη (κατά μέσο όρο, δεν πρέπει να υπερβαίνει το όριο Oppenheimer-Volkow, δηλαδή περίπου δύο ηλιακές μάζες, διαφορετικά θα γίνει μαύρη τρύπα, αν και η περιστροφή ή η παλιρροιακή αλληλεπίδραση από ένα συνοδό αστέρι μπορεί να αυξήσει αυτό το όριο ελαφρώς), και ακόμη λιγότερο εκτοξεύεται στο διάστημα μετά τη συγχώνευση - περίπου το 10 τοις εκατό της μάζας τους. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα της σύνθεσης νέων στοιχείων κατά τη σύντηξη είναι τόσο υψηλή που αρκεί για να λυθεί το μυστήριο των βαρέων στοιχείων που λείπουν. Αυτή η αποτελεσματικότητα προκύπτει λόγω της ταχείας σύλληψης νετρονίων ή της διαδικασίας r - της «πίεσης» των νετρονίων που διασκορπίζονται από μια έκρηξη στους πυρήνες των στοιχείων. Η ίδια η έννοια της «r-process» εμφανίστηκε το 1957, όταν δημοσιεύτηκε το θεμελιώδες άρθρο B 2 FH (μια ξεχωριστή σελίδα της Wikipedia είναι αφιερωμένη σε αυτό το άρθρο!), στο οποίο τέσσερις επιστήμονες έδωσαν ένα όνομα στο φαινόμενο και πρότειναν τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την εμφάνισή του.

Από πού προέρχονται οι βαρείς πυρήνες σε ένα αστέρι νετρονίων, το οποίο υποτίθεται ότι αποτελείται από νετρόνια; Το γεγονός είναι ότι τα νετρόνια (και το υποθετικό πλάσμα κουάρκ-γλουονίων) βρίσκονται μόνο στο εσωτερικό μέρος του άστρου και ο εξωτερικός «φλοιός» του - δύο στα δέκα χιλιόμετρα - αποτελείται από πλήρη βαριά στοιχεία Περιοδικός ΠίνακαςΜεντελέεφ.

Όταν δύο περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων ενώνονται, δεν είναι σαν να συγκρούονται δύο μπάλες του μπιλιάρδου: η αμοιβαία βαρύτητα σχίζει τα εξωτερικά τους κελύφη, αφαιρώντας ένα στρώμα ύλης από το αστέρι, έτσι η ίδια η συγχώνευση συμβαίνει σε ένα κουκούλι ζεστού πλάσματος, νετρονίων και ηλεκτρονίων. Αμέσως μετά τη συγχώνευση των άστρων, μέρος της μάζας πηγαίνει σε βαρυτικά κύματα, η κύρια μάζα γίνεται είτε ένα πολύ γρήγορα περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων είτε μια μαύρη τρύπα, ένα άλλο μέρος της μάζας παραμένει βαρυτικά συνδεδεμένο με αυτό το νέο αντικείμενο και σταδιακά θα πέσει πάνω του , αλλά ταυτόχρονα απελευθερώνεται τεράστια ενέργεια με τη μορφή φωτονίων και κρουστικών κυμάτων. Φυσάει ολόκληρο το εξωτερικό κουκούλι με ένα ωστικό κύμα και ένα ρεύμα νετρονίων που απελευθερώνεται από τον πυρήνα. Είναι αυτή η συγκέντρωση σε ένα μέρος υψηλή θερμοκρασία, ένα πυκνό περιβάλλον ατόμων και μια γιγάντια ροή νετρονίων οδηγεί σε εκπληκτικούς μετασχηματισμούς.

Μια προσομοίωση υπολογιστή που περιγράφει το περιβάλλον αμέσως μετά τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων. Οι δύο σπειροειδείς βραχίονες αποτελούνται από υλικό από τα εξωτερικά μέρη των άστρων νετρονίων, που χωρίζονται από την παλιρροιακή αλληλεπίδραση με τον γείτονά τους. Μόνο θέμα ορίστηκε γκρί, θα πεταχτεί έξω από τα συστήματα μετά την έκρηξη, τα υπόλοιπα θα περιστραφούν γύρω από το αντικείμενο που προκύπτει.

iopscience.iop.org

Η ουσία του προβλήματος της δημιουργίας βαρέων στοιχείων είναι ότι εάν προσθέσετε νετρόνια σε αυτά ένα κάθε φορά, τότε τα νέα βαριά στοιχεία θα είναι ασταθή ισότοπα και θα έχουν χρόνο να διασπαστούν - αυτό ονομάζεται αργή σύλληψη νετρονίων και ο χαρακτηριστικός χρόνος του είναι δέκα χιλιάδες χρόνια. Εμφανίζεται στους πυρήνες παλαιών ογκωδών αστέρων και δεν μπορεί καν να εξηγήσει την εμφάνιση ενός τόσο μεγάλου αριθμού βαρέων στοιχείων. Αυτό το αέριο Fermi, το οποίο σχηματίζεται από στοιχεία που εκτοξεύονται από μια έκρηξη, είναι τόσο εμπλουτισμένο με νετρόνια (ένα δισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια σε ένα κυβικό εκατοστό) που σε λίγα μικροδευτερόλεπτα καταφέρνουν να γεμίσουν κυριολεκτικά ατομικό πυρήνα. Συλλέγοντας νετρόνια, το στοιχείο καταφέρνει να πηδήξει πάνω από αυτή την ασταθή γέφυρα, όπου το περιμένει η αποσύνθεση και να πέσει στην κοιλάδα της πυρηνικής σταθερότητας. Έτσι αποδεικνύεται νέο στοιχείο, ο χρόνος ημιζωής του οποίου μπορεί να υπολογιστεί σε δισεκατομμύρια χρόνια.

Όλες οι διαδικασίες για τις οποίες μιλήσαμε εδώ περιγράφονται με μαθηματικές εξισώσεις, οι οποίες περιλαμβάνουν πολλές παραμέτρους: την αναλογία μεταξύ του αριθμού πρωτονίων και νετρονίων, αλλαγές στη θερμοκρασία του αερίου (πρώτα ανεβαίνει σε ένα δισεκατομμύριο βαθμούς, μετά πέφτει, μετά ανεβαίνει ξανά, μετά πέφτει ξανά), κατανομή μάζας στον πυρήνα ενός αστέρα νετρονίων και ακόμη και λεπτομέρειες της ίδιας της διαδικασίας συγχώνευσης. Προέρχονται θεωρητικά με βάση έμμεσα σημάδια(η συνολική ποσότητα βαρέων στοιχείων στο Σύμπαν) ή πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στη Γη (ημιζωές ασταθών στοιχείων). Η ακριβής ποσότητα του παραγόμενου υλικού εξαρτάται από τις τιμές αυτών των παραμέτρων και η ταυτόχρονη καταγραφή της συγχώνευσης χρησιμοποιώντας βαρυτικούς ανιχνευτές και τηλεσκόπια που λειτουργούν σε ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα θα επιτρέψει τον προσδιορισμό των τιμών αυτών των παραμέτρων από άμεσες παρατηρήσεις για την πρώτη φορά στην ιστορία.