Откуда берутся атомы? Ученые раскрыли секрет

Выдающийся физик, лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман когда-то сказал, что если бы тон мог передать будущим поколениям только одно научное знание, он выбрал бы простую, но фундаментальную истину: все в природе состоит из атомов.

Это утверждение лежит в основе нашего понимания материи, ведь атомы — это строительные блоки всего, что имеет массу. Но откуда берутся сами атомы? Этот вопрос уводит нас в глубины космологии и ядерной физики, к самым истокам Вселенной.

Атом состоит из ядра, которое включает в себя протоны и нейтроны, и вращающихся вокруг него электронов. Протоны обладают положительным зарядом, электроны — отрицательным, а нейтроны заряда не имеют. Число электронов в атоме равно числу протонов, что делает атом электрически нейтральным. Наиболее распространенные в космосе элементы — это водород и гелий. Водород — самый простой атом, он состоит из одного протона и одного электрона. Гелий содержит два протона, два нейтрона и два электрона. Эти атомы сформировались примерно через 400 тысяч лет после взрыва — события, положившего начало расширению Вселенной около 14 миллиардов лет назад.

Сразу после Большого взрыва температура во Вселенной была слишком высокой, и электроны не могли быть связаны с ядрами — они обладали очень большой энергией. Только когда температура опустилась до примерно 2 760 градусов Цельсия, электроны смогли занять устойчивые орбиты, и начали формироваться первые атомы. Этот этап, несмотря на свое название «рекомбинация», на самом деле был первым объединением ядер и электронов. Однако ядра самих водорода, гелия и дейтерия (тяжелой формы водорода) появились еще раньше — всего через несколько минут после Большого взрыва, когда температура превышала 556 миллионов градусов Цельсия.