In den beginne was er niets: en toen ontplofte dat ook nog.
Helaas weet ik niet meer wie deze in mijn ogen onsterfelijke woorden sprak, dus kan ik niet naar hem of haar verwijzen, wat op zich volkomen terecht zou zijn geweest.
Dit is een prachtige openingszin, die in het kort de hele schepping weergeeft. En als je de wetenschappelijke wereld een beetje volgt, dan begrijp je meteen, dat de zoektocht naar de Higgs boson, ook wel de God Particle genoemd, zo belangrijk is voor een beter natuurkundig begrip van de wereld waarin wij leven en het heelal.
Want heeft u zich wel eens afgevraagd waar het goud uit bijvoorbeeld uw trouwring vandaan komt? Ik durf te wedden dat de meeste mensen daar geen idee van hebben, behalve dan dat goud als delfstof gewonnen wordt.
Een aantal jaren geleden las ik een opmerking, die mij steeds is bijgebleven. Die opmerking betrof het zwaarste element dat in sterren gevormd kon worden en dat bleek ijzer te zijn. Natuurlijk vond ik dat eigenaardig want er zijn volgens de tabel van het periodiek systeem van Mendelejev immers een aantal elementen die aanzienlijk zwaarder zijn.
Dit is natuurlijk een klassiek voorbeeld voor het onderwijs in de 50-er en 60-er jaren van de vorige eeuw. De periodieke tabel en onderverdeling daarvan werden wel onderwezen op de HBS bij de vakken natuurkunde en scheikunde, maar over de herkomst van die elementen, werd ons niets duidelijk gemaakt.
Maar zoals dat zo vaak gaat met kennis op scholen opgedaan: je neemt het voor kennisgeving aan en verder doe je daar eigenlijk niets meer mee. Zoals in mijn geval dat ik wel degelijk wist van het bestaan van de tabel van Mendelejev, maar dat lang niet in verband heb gebracht met de dan toch wel vreemde oorsprong van goud.
Daarom is het onderstaande misschien wel van belang om te weten.
Volgens Tyson, auteur van het boek ‘Death by Black Hole and Other Cosmic Quandries’, is alle goud op aarde afkomstig uit de kern van een ster. En heel welsprekend zegt hij verder dat sterren bezig zijn met kosmische alchemie. En zo is het ook, het is alchemie, een transmutatie van elementen.
Toen het universum begon waren er slechts twee soorten atomen: waterstof, dat 1 proton heeft, en helium, dat 2 protonen bezit.
Het probleem hierbij was dat waterstof en helium zich niet konden verenigen om een nieuw soort atoom te maken dat uit bijvoorbeeld 3, 4 of 5 protonen bestond. De twee atomen stoten elkaar af, omdat zij gelijke polariteit bezitten. Tenzij het heel erg heet zou worden. Hoe heet zou het moeten worden om 2 protonen toch bij elkaar te brengen? Het antwoord daarop is ca. 10 miljoen graden, zegt Tyson. En dat is dan meteen het moment waarop sterren een grote rol gaan spelen.
Een heftige samensmelting
Sterren zoals onze zon, zijn zo heet dat protonen met zulk een kracht met elkaar in botsing komen en geen andere keus hebben dan met elkaar te fuseren. Dit heet dan kernfusie. In het binnenste van deze zonne-oven, vormen protonen die met elkaar in botsing komen steeds zwaardere atomen: waterstofatomen verenigen zich tot helium en op hun beurt verenigen die heliumatomen zich weer tot koolstofatomen.
En dit proces gaat maar door en door, zegt Tyson. Via koolstof naar zuurstof dan naar stikstof, silicium enz. en doorloopt de hele periodieke tabel van de elementen.
Koolstof heeft 6 protonen, stikstof 7 en zuurstof 8 protonen. Zo’n hete ster kan dit proces volhouden tot aan ijzer, een atoom met 26 protonen. En dat is waar dit proces dan plotseling ophoudt. Als eenmaal het ijzerstadium bereikt is, kan niets het meer verder veranderen. Het wordt ‘dode’ materie. Je kunt het niet verder samen laten smelten, noch splijten, volgens Tyson. Op het moment dat een ster al zijn atomen heeft omgezet in ijzer, komt het zonder brandstof te zitten.
Dat wordt dan een slechte dag voor de ster, want op dat moment stort de gehele ster ineen en tijdens die ineenstorting neemt de temperatuur enorm toe en ontploft in gruzelementen.
De ineenstortende ster
Zo’n ineenstortende ster wordt een supernova genoemd. En de hierbij ontstane explosie is zo krachtig en is zo’n geweldige gebeurtenis dat het door het gehele universum zichtbaar wordt. In lichtsterkte overtreffen zij hele galaxiën, want de atomen binnen zo’n supernova komen met zulk een kracht met elkaar in botsing dat zij daarbij een hitte creëren van wel honderden miljoenen graden.
Alleen in zo’n supernova ontploffing is het mogelijk om atomen te creëren met 30, 40, 50 of zelfs 60 protonen. De natuur heeft een voorkeur voor even aantallen vanwege de stabiliteit, maar zo af en toe maakt de supernova een atoom met een oneven aantal protonen, best wel een zeldzaamheid: goud!
Goud is een zeldzaam atoom met een oneven aantal van 79 protonen. Voor elk goudatoom in het universum zijn er 1 miljoen ijzer atomen, aldus Tyson.
Een lange reis
Na deze explosie worden de goudatomen diep het heelal in geslingerd, waar ze lange tijd in de bijna lege ruimte kunnen verblijven. Maar uiteindelijk kunnen een aantal van die atomen terecht komen in een wolk van sterrenstof, die dan weer een planeet kunnen vormen.
Eenmaal opgenomen in een planeet kunnen een aantal van die atomen dicht genoeg aan de oppervlakte komen waar we ze kunnen delven.
Dus iedere atoom uit uw trouwring werd gesmeed in een ineenstortende ster en heeft toen een lange reis door het universum afgelegd om aan uw vinger te komen. Al het goud dat we dragen en al het goud dat we schenken heeft deze zelfde reis afgelegd.
Kunnen we nu grofweg berekenen hoeveel kilometer of hoeveel reisjaren er in een ring zitten? Alles bij een genomen, berekend uit het pad van verschillende supernovae in onze melkweg, die terecht gekomen zijn in ons zonnestelsel, concludeert Tyson dat dit een reis van 3 miljoen lichtjaar geweest moet zijn.
