Description: Unter Nukleosynthese versteht man Prozesse, bei denen schwerere Atomkerne durch Kernfusion aus leichteren Kernen gebildet werden. Die primordiale Nukleosynthese bezeichnet einen kurzen Abschnitt in der heißen und dichten Urknallphase in unserem Universum vor fast 14 Milliarden Jahren, während der die ersten leichten chemischen Elemente entstanden ist.

Laut der derzeitigen Vorstellung begann die primordiale Nukleosynthese in den ersten paar Sekunden des frühen Universums und dauerte einige Minuten. Diese Zeitspanne steht in direktem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit, mit der sich das frühe Universum ausdehnte und abkühlte. Vor diesen ersten Sekunden war das Universum noch zu heiß, als dass Kerne, die komplexer als Wasserstoff sind, überleben konnten. Am Ende dieser wenigen Minuten war das Universum nicht mehr heiß und dicht genug, um die Kernfusion fortzusetzen. Nach der primordialen Nukleosynthese bestanden etwa 25 % der Masse der Atomkerne aus Helium-4 (einem besonders stabilen Isotop des Heliums) und 75 % aus Wasserstoff. Eine genauere Betrachtung zeigt, dass auch geringe Spuren von Deuterium (ein Wasserstoffisotop), Helium-3 (ein weiteres Heliumisotop) und Lithiumisotope (Lithium-6 und Lithium-7) entstanden sein müssen. Die Mengen der einzelnen Elemente, die während der primordialen Nukleosynthese entstehen, hängen nur von den grundlegenden kosmologischen Parametern ab und sind somit eine Vorhersage von kosmologischen Modellen. Da in den folgenden fast 14 Milliarden Jahren eine erhebliche zusätzliche Nukleosynthese stattgefunden hat (insbesondere im Inneren von Sternen), ist es nicht einfach, die ursprünglichen Elementhäufigkeiten anhand heutiger Beobachtungsdaten zu schätzen. Für Helium-4, Helium-3, Deuterium und Lithium-6 stimmen die kosmologischen Vorhersagen der primordialen Nukleosynthese sehr gut mit den Rekonstruktionen aus Beobachtungen überein. Bei Lithium-7 gibt es eine deutliche Abweichung. Derzeit ist aber nicht klar, ob dies an unserem vielleicht fehlerhaften Verständnis der primordialen Nukleosynthese oder an einem Problem mit unseren Schätzungen der anfänglichen Lithium-7 Häufigkeit liegt.

Zugehörige Glossarbegriffe:

• Urknalltheorie
• Kernfusion
• Atomkern
• Metall

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