nucléosynthèse

La nucléosynthèse est l’ensemble des processus par lesquels les noyaux atomiques se forment à partir des particules plus simples (protons et neutrons). Elle opère dans l’univers à différentes époques et dans divers environnements, et est responsable de la composition chimique des étoiles, des planètes et du milieu interstellaire. Les abondances isotopiques et les spectres stellaires, ainsi que les prédictions des modèles cosmologiques, soutiennent ce cadre théorique.

La nucléosynthèse primordiale s’est produite quelques minutes après le Big Bang. Elle a principalement produit des noyaux légers: deutérium, helium-3 et helium-4, avec de faibles traces de lithium-7. Les abondances observées dans le gaz primordial et les mesures du fond diffus cosmologique servent de tests des paramètres cosmologiques et de l’histoire de l’expansion.

La nucléosynthèse stellaire a lieu dans les étoiles par des chaînes de fusion. L’hydrogène est converti en hélium via le cycle proton-proton et le cycle CNO; lorsque le carburant en hydrogène s’épuise, l’hélium est brûlé pour former du carbone et de l’oxygène, puis des réactions successives produisent des éléments jusqu’au fer dans les couches stellaires. Cette production dépend fortement de la masse et de l’évolution des étoiles et constitue une source majeure des éléments légers à moyens jusqu’au fer dans les galaxies.

Les processus explosifs et les captures neutroniques produisent les éléments plus lourds que le fer. Le s-processus (capture lente) a lieu notamment dans les géantes poussiéreuses, menant à des éléments comme strontium et bismuth. Le r-processus (capture rapide) se produit lors de supernovae ou de fusions d’étoiles à neutron et donne des éléments très lourds comme l’or et l’uranium. Le p-processus forge des isotopes riches en protons via des réactions photo-nucléaires.

En résumé, la nucléosynthèse explique l’origine et la distribution des éléments chimiques, reliant physique nucléaire, astrophysique et cosmologie.