סינתזה גרעינית קדמונית

סינתזה גרעינית קדמונית (באנגלית: Big Bang nucleosynthesis) היא תאוריה באסטרופיזיקה ובפיזיקת החלקיקים אשר מסבירה את תהליך ההיווצרות של היסודות הקלים בטבלה המחזורית ברגעים הראשונים שלאחר המפץ הגדול. היווצרות היסודות התחילה לאחר היווצרות הפרוטונים והנייטרונים בתהליך המכונה באריוגנזה והסתיים כשלוש דקות לאחר מכן.

מבוא  
תאוריית המפץ הגדול המתארת את היווצרות היקום גורסת כי בראשיתו היקום נוצר ללא חומר. תהליך היווצרות החומר נמשך כשנייה לאחר המפץ הגדול בתהליך המכונה באריוגנזה. בשלב זה טמפרטורת היקום הייתה גבוהה מידי על מנת לאפשר קשרים גרעיניים. כאשר טמפרטורת היקום ירדה אל מתחת למיליארד מעלות קלווין, הפוטונים כבר לא יכלו לשבור קשרים גרעיניים ולכן התחילו להיווצר היסודות הקלים בתהליך של היתוך גרעיני. בשלב זה נוצרו היסודות הליום וליתיום. בנוסף ליסודות אלו רוב הפרוטונים לא עברו תהליך של היתוך ונשארו כגרעינים של מימן.

תאוריה מול תצפיות  
התאוריה אשר מתארת את תהליך הסינתזה הגרעינית צופה כי התפלגות החומר תהיה 75% מימן, 25% הליום 4, כמה אלפיות האחוז של דאוטריום (איזוטופ של מימן) והליום 3, ועשר מיליארדיות האחוז ליתיום. תצפיות אסטרופיזיקליות על ענני גז ענקיים ביקום מאששות את היחס הצפוי בין מימן להליום. אישוש נוסף מגיע מתצפיות בקרינת הרקע הקוסמית אשר תואמות את התחזית עבור הליום 3 ו-4 ועבור דאוטריום. ישנה אי התאמה בין שני הניסויים לגבי תכולת הליתיום של היקום. בעיה זו היא אי התאמה ברמה של . בעיה זו ידועה כבעיית הליתיום. בעיה זו היא שאלה פתוחה ועדיין לא ידוע האם היא נובעת משגיאות מדידה של תכולת החומר ביקום, משגיאות חישוב הנכנסות בכל חישוב של פיזיקה גרעינית, או שאולי יש תהליך פיזיקלי שאינו מוכר למדע הפותר שאלה זו.

ראו גם  
 המפץ הגדול
 אינפלציה קוסמית
 נוקלאוסינתזה

קישורים חיצוניים

 סינתזה גרעינית קדמונית, באתר Particle Data Group
 J. Beringer et al. Particle Data Group, Phys. Rev. D86, 010001 2012 and 2013 partial update for the 2014 edition PDG

אסטרופיזיקה
פיזיקת חלקיקים