ある元素が別の元素に変化することはあるのでしょうか

質問

ある元素が別の元素に変化することはあるのでしょうか？

例えば炭素と酸素では陽子のまわりにある電子の数が2つちがうだけのようですが、なにかの自然現象や人為的操作によって炭素が酸素に変わるというようなことはあるのでしょうか？

自分なりにしらべてみたところ核反応によってたとえば水素からヘリウムができたりというようなことはあるようですが、これってごく一部の種類の原子が作られるだけですよね？
だとすると核反応によって作ることができない物質はどうやって作られたのでしょうか？

回答No.4

sailor · ベストアンサー

いいえごく一部ではなくすべての元素で起こることですよ。ただし人工的に行えるのはごく一部ですけどね。

確かに水素からヘリウムへの核融合反応は有名ですね。太陽がまさにそれですからね。逆に重い元素が軽い元素に変る反応も原子炉として身近にありますね。こちらは核分裂ですね。また、核分裂反応ではさらに重い元素が出来上がることもありますね。例えばウランからプルトニウムが出来上がったりする奴ですね。自然界に存在する最も重い元素はウランで、それより重い元素は一部の例外（自然にウランが濃縮され核分裂の連鎖反応起こすと言う天然原子炉など）を除き人工的に作られた元素で、その多くが非常に短い時間で放射線を出しながら崩壊していしまうものです。

水素より重いすべての元素は太陽のような核融合反応や超新星爆発のようなとんでもない、高温や高圧の元で融合や分裂を起こした結果出来上がったものです。太陽程度の小さな星の持つエネルギーではヘリウムどまりですけど、もっと大きな星では核反応がもっと激烈な勢いで進み太陽の温度や圧力などとは桁違いな高エネルギーの状態になり。ある程度以上大きな星では最終的に大爆発を起こします。この時の膨大なエネルギーが物質を作り出すのです。かの有名な相対性理論の公式のE=MC^2でもわかる通り、エネルギーと物質は互いに変換が可能なのですよ。

お礼

大きな星ほど高い温度や高い圧力などの高エネルギーの状態をつくることができて、それゆえに人工的には行えない、太陽にも不可能な様々な核反応が起こせる。結果色々な元素を作ることができるという感じでしょうか。
だとするとたとえば私たちの身近にある炭素や酸素などはどこから来たのだろうとちょっと疑問が広がりました。

文章がとても読みやすく、この解答を読んだ後に他の方の解答を改めて見直すことで理解がより深まったように思えましたのでベストアンサーとさせていただきます。　ありがとうございました。

回答No.3

Tacosan

核反応で作れないものは「できない」はず.

なお, 恒星における「鉄 (コバルトあるいはニッケル) より重い元素の合成」は基本的に中性子の吸収とベータ崩壊で, s過程と r過程の 2つがあります. 超新星爆発のときに起きるのが r過程だけど, これだけでは現在の元素分布にはならない.

お礼

なるほど核反応で作れないものはありえないのですか。
恥ずかしながら核反応意外の方法でもある元素が別の元素に変化することがあるのではないかと考えていました。
s過程、r過程のくだりはちょっと現在の私の理解力をこえている気がしましたのでメモをのこして基本をおさえてから再度しらべなおそうと思います。

回答No.2

ShowMeHow

太陽では、核融合により炭素くらいまでできるんじゃなかったかな？

太陽の10倍以上の質量の星では核融合反応がさらに進行する。中心核の温度が15億Kを超えると酸素の核融合でケイ素などが、さらに25億Kを超えるとケイ素などの核融合で鉄などが生成される。原子番号が鉄付近の原子核は最も安定な原子核でありこれ以上核融合を起こさない。さらに鉄の中心核の温度が上昇して100億Kを超えると鉄の原子核がヘリウムに分解されはじめる。この分解は吸熱反応であるのでやはり同じように中心核での圧力が一気に下がって重力崩壊が起こる。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%81%92%E6%98%9F%E9%80%B2%E5%8C%96%E8%AB%96

鉄より原子番号が大きい元素は、非常に質量のある恒星が超新星になったときの「爆発」の際に生成され、これが宇宙空間にばらまかれるとされているんじゃなかったかな。

お礼

なるほど星の質量や温度によっては私がおもっていたより色々な元素が核反応で作れるようですね。
鉄付近の原子核は最も安定な～重力崩壊あたりがちょっとわかりづらかったです。ようするに核反応とは別の反応で鉄がヘリウムに分解されることがあるということでしょうか？もうちょっと勉強してみます。

回答No.1

noname#142850

恒星の核融合反応では鉄まで、
超新星爆発の際の反応ではカリフォルニウムまでは生成される可能性がある。

お礼

ありがとうございます。
私の知識不足のせいですがちょっと簡潔に過ぎてよく理解できませんでした。
申し訳ありません。