9.1O núcleo atômico
A radioatividade é um fenômeno que tem a ver com os núcleos dos átomos. Por isso, é bom repassar rapidamente algumas coisas sobre eles:
Além disso, é comum usar o termo nuclídeo para se referir a um átomo/núcleo com Z e A específicos.
Um dos primeiros fenômenos radioativos que foram descritos é quando um material emite algum tipo de “raio”, espontaneamente. Existem alguns tipos desses raios, que foram diferenciados pelo físico neozelandês Ernest Rutherford (do modelo atômico nuclear) e o químico francês Paul Villard.
Entre 1898 e 1903, Rutherford fez experimentos com “raios” emitidos por uma amostra de urânio. Ele passou um feixe desses “raios” por um campo elétrico existente entre duas placas carregadas; isso fez com que esse feixe se dividisse em dois:
Rutherford chamou esses “raios” de alfa e beta, de acordo com as duas primeiras letras do alfabeto grego. A radiação alfa (α) era pouco penetrante e se desviava para a placa negativa, e a radiação beta (β) tinha maior poder de penetração e se desviava para a placa positiva.raios-radiação (Figura ?)
Enquanto isso, em 1900, Villard identificou um tipo mais penetrante de radiação do que a alfa, que não sofria desvios ao passar por um campo elétrico. Rutherford caracterizou essa radiação como um terceiro tipo, chamado radiação gama (γ), a terceira letra do alfabeto grego.
Por causa desse comportamento, Rutherford e Villard concluíram que a radiação alfa deveria ter carga elétrica positiva (já que foi atraída pela placa negativa) e que a radiação beta deveria ter carga elétrica negativa (já que foi atraída pela placa positiva); a radiação gama não teria nenhuma carga elétrica, já que não foi atraída por nenhuma placa. Além disso, o quanto os “raios” alfa e beta foram desviados fez Rutherford e Villard proporem que eles fossem formados por pequenas partículas.
As partículas alfa têm carga positiva. Uma partícula alfa é um conjunto de dois prótons e dois nêutrons, e é representada por
Quando um núcleo radioativo “pai” emite uma partícula alfa, ele perde dois prótons e dois nêutrons, e se transforma num núcleo “filho” de outro elemento químico, diferente do núcleo pai. Isso ocorre porque o número de prótons é o que dá a identidade de um átomo e diz de qual elemento ele é. Por exemplo, um núcleo de urânio-238 pode emitir uma partícula alfa e se transformar num núcleo de tório-234:
As partículas beta que foram observadas por Rutherford têm carga negativa. Medições de massa e carga delas mostraram que elas são elétrons, que são emitidos em alta velocidade pelos núcleos. Geralmente se representa as partículas beta por
Quando um núcleo pai radioativo emite uma partícula beta, ele se transforma num núcleo filho de outro elemento, com um próton a mais do que antes, e com um nêutron a menos. Por exemplo, um núcleo de iodo-131 pode emitir uma partícula beta e se transformar num núcleo de xenônio-131:
Mas, se o núcleo pai emite uma partícula beta, de onde veio esse próton a mais do núcleo filho? E, parando pra pensar, se a partícula beta é um elétron… como pode um elétron sair do núcleo atômico?
Baseando-se em evidências experimentais, podemos dizer que isso acontece porque, durante a emissão beta, um nêutron se transforma num próton:niquarks
Essa transformação causa a emissão de um elétron, que não existia no núcleo original; esse elétron é a partícula beta, e é emitido com uma velocidade tão alta que não se prende a nenhuma camada eletrônica do átomo. Junto dele, também é emitida uma partícula sem massa nem carga, chamada de antineutrino do elétron (
A radiação gama é um tipo de radiação eletromagnética. Sendo assim, ela não tem massa nem carga elétrica e costuma ser representada por
A radiação gama está no espectro eletromagnético, na faixa de frequências maiores que 1019 Hz (correspondente a comprimentos de onda menores que 10−11 m). Por isso, elas carregam mais energia do que raios X e outras radiações com maior comprimento de onda.
Núcleos costumam emitir radiação gama quando estão num estado excitado (ou seja, de maior energia do que o estado fundamental). Ao emitir radiação gama, um núcleo não altera a quantidade de prótons e nêutrons (logo, o elemento químico não muda), mas atinge um estado de menor energia, ficando mais estável. Decaimentos alfa e beta costumam emitir radiação gama também, mas ela não costuma ser escrita nas equações nucleares desses processos.
Essas três radiações têm algumas diferenças quanto à penetração (o quanto elas atravessam materiais) e à ionização (o quanto elas interferem nos elétrons dos materiais).
Dos três tipos, as partículas alfa são as mais pesadas, então elas não conseguem atravessar superfícies muito grossas. Por exemplo, a nossa pele consegue barrar a entrada delas; então, se ficarmos expostos “externamente” a uma fonte de partículas alfa, elas não trarão muito problema. As partículas beta são mais leves, então conseguem penetrar certos materiais um pouco mais, mas ainda assim não conseguem atravessar superfícies mais espessas que algumas folhas de alumínio. A radiação gama é uma onda eletromagnética e não tem massa nenhuma; assim, ela consegue atravessar uma grande quantidade de material até ser completamente absorvida. É necessária uma espessura de vários centímetros de chumbo e/ou concreto para barrar a radiação gama.
Pensando por esse lado, as partículas alfa parecem ser as mais inofensivas, já que não penetram nem a nossa pele. O problema é se nós ingerirmos ou inalarmos algum emissor de partículas alfa, porque aí elas não saem com facilidade do nosso corpo. E além disso, as partículas alfa são extremamente ionizantes: elas logo “capturam” dois elétrons de alguma molécula próxima para formar um átomo neutro de hélio-4. Quando isso acontece em um organismo, geralmente as células conseguem consertar o estrago, mas caso isso não aconteça, a célula pode morrer ou começar a se dividir de maneira anormal (eventualmente dando origem a tumores, por exemplo).
As partículas beta não são tão ionizantes quanto as alfa, por terem menor carga elétrica. A radiação gama é menos ionizante, mas não exatamente da mesma maneira, já que não tem carga elétrica; mas ela é radiação eletromagnética de alta energia, então ainda é possível que ela cause a ionização de alguns átomos (o átomo recebe tanta energia que ejeta elétrons de valência, por exemplo) e isso, somado ao grande poder de penetração, torna ela potencialmente perigosa.
A Tabela resume as características dessas três emissões.
| Emissão radioativa | Símbolo | Carga relativa | Massa (u) | Massa (kg) | Poder de penetração | Capacidade de ionização |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Partícula alfa | α | +2 | 4 | 6,64 × 10−27 | baixo (alguns centímetros de ar) | alta |
| Partícula beta | β | −1 | 1/1822 | 9,11 × 10−31 | médio (alguns centímetros de alumínio) | média |
| Radiação gama | γ | 0 | 0 | 0 | alto (vários centímetros de chumbo) | baixa |
Mais adiante, outros cientistas identificaram um outro tipo de emissão radioativa parecido com a emissão beta identificada por Rutherford. É possível um núcleo radioativo emitir uma partícula com a mesma massa de um elétron, porém com carga positiva: essa partícula foi chamada de pósitron e é considerada uma antipartícula do elétron, por ter a mesma massa (e outras propriedades iguais) mas uma carga de sinal contrário.
A emissão de pósitrons também pode ser considerada uma emissão beta; para diferenciar, costuma-se chamar a emissão de elétrons de emissão beta negativa ou “beta menos” (β−), e a emissão de pósitrons é chamada de emissão beta positiva ou “beta mais” (β+). O pósitron pode ser representado por
Por exemplo, o sódio-22 é um nuclídeo que pode emitir um pósitron, se transformando em neônio-22:
O resultado aqui é o oposto do decaimento beta negativo: ao emitir um pósitron, o núcleo perde um próton e ganha um nêutron. O processo de transformação é parecido, só que dessa vez, junto do pósitron, se forma um neutrino do elétron:neutrino-antineutrino
Partículas alfa e beta são ionizantes, ou seja, causam a formação de íons quando atravessam algum material. Essa característica delas é usada para a detecção de radiação em alguns dispositivos. Um dos mais famosos é o contador Geiger (ou contador Geiger–Müeller).
O contador Geiger tem um tubo cilíndrico ligado a um amplificador. O tubo tem as paredes internas recobertas de algum metal e tem um fio central metálico; ambos os metais servem como eletrodos, e estão ligados a uma fonte de alta tensão (que pode chegar a mil volts). Dentro do tubo há o gás argônio (eventualmente misturado com vapor de álcool etílico) sob pressão muito baixa.
Quando uma partícula radioativa entra no tubo, ela causa a ionização de átomos de argônio: íons de argônio vão pra um eletrodo e os elétrons arrancados vão pra outro. Isso permite que se forme uma corrente elétrica momentânea, que é detectada. (As moléculas de álcool etílico servem para “anular” a carga dos íons de argônio mais rapidamente, permitindo o funcionamento contínuo do contador.)
A detecção dos pulsos de corrente elétrica é feita fora do tubo, e é registrada como um número crescente, um ponteiro se mexendo, ou um som de “clique”. Quanto mais cliques por segundo, maior a radioatividade (porque vários átomos de argônio estão sendo ionizados).
Fontes consultadas: https://en.wikipedia.org/wiki/Geiger_counter / https://en.wikipedia.org/wiki/Geiger%E2%80%93M%C3%BCller_tube / https://12ft.io/proxy?&q=https%3A%2F%2Fsuper.abril.com.br%2Fmundo-estranho%2Fcomo-funciona-o-contador-geiger / Oxtoby, Gillis, p.894 / Tro Molecular Approach 4e, p. 948 / McMurry, Fay, (Chemistry 2015) p. 828 / Zumdahl, Zumdahl, p.754-755
Como mostrado na seção anterior, usa-se equações nucleares para descrever os processos radioativos, num esquema bem similar às equações químicas comuns: reagentes → produtos. A diferença principal é que estaremos tratando de núcleos e partículas, então não vamos nos preocupar com eletrosferas e fórmulas de compostos que contêm esses núcleos radioativos.
Nas equações nucleares, costuma-se mostrar tanto o número de massa quanto o número atômico de todos os nuclídeos e das partículas envolvidas. Isso é importante porque ajuda a mostrar a conservação de massa e de carga que acontece nas reações nucleares. Ela pode ser conferida vendo a soma dos números de massa e dos números atômicos dos dois lados da equação.
“Carga”, nesse caso, se refere à carga elétrica da partícula inteira: para núcleos, é a quantidade de prótons; para outras partículas que não têm prótons, apesar de ser indicada como um número atômico (subscrita à esquerda), geralmente é uma indicação da carga elétrica mesmo (por exemplo, no símbolo do nêutron,
A “massa” é, de fato, o número de massa para os prótons, os nêutrons e os núcleos. Outras partículas exibem um valor próximo da massa, em unidades de massa atômica. Por enquanto, todas as outras partículas que vimos (elétron, pósitron, antineutrino e neutrino) exibem “massa zero”, porque ela é tão pequena que não chega nem perto de 1 u (que é a massa aproximada de um próton ou nêutron).
Um núcleo atômico é uma região extremamente pequena onde estão concentradas diversas partículas positivas (os prótons). Por observações experimentais, sabe-se que cargas elétricas de sinais iguais sempre tentam se afastar. Como alguns núcleos sobrevivem intactos e estáveis, então?
A repulsão entre prótons é uma força eletromagnética. Ela realmente está presente nos núcleos mas não costuma ser suficiente para desmontá-los por causa da presença dos nêutrons. De maneira simplificada, pode-se dizer que os nêutrons simplesmente mantêm os prótons afastados, como pessoas dispersando uma confusão, e que isso diminui a repulsão eletromagnética no núcleo.
Mas também se considera que há mais forças fundamentais que mantêm o núcleo atômico inteiro. Entre prótons e nêutrons há um tipo de interação chamada força nuclear forte ou força fortepleonasmo-força-forte, que é cerca de 100 vezes mais forte que as forças eletromagnéticas.
Também há uma força nuclear fraca ou força fracacontradição-força-fraca, que é responsável por fenômenos como a emissão de uma partícula beta. Ela é cerca de um bilhão de vezes mais fraca que a força forte. Junto com a força forte, a força eletromagnética e a gravidade, ela forma um conjunto de forças consideradas fundamentais na natureza.
Não está no propósito desse livro explicar minuciosamente como as forças forte e fraca ocorrem no núcleo — o importante aqui é saber que elas existem e dão estabilidade aos núcleos.
Acontece que nem todos os núcleos são estáveis. Cientistas catalogaram diversos núcleos atômicos que foram observados e a estabilidade deles. Um jeito de representar isso está na Figura ?: um gráfico em que um eixo mostra o número de prótons (Z) e o outro mostra o número de nêutrons (N). Cada cruzamento possível é um núcleo atômico diferente.
Para núcleos pequenos (de até uns 20 prótons), observa-se que os núcleos mais estáveis têm mais ou menos quantidades iguais de prótons e nêutrons (podemos expressar isso por Z = N ou pela divisão N/Z = 1). À medida em que aumenta a quantidade de prótons, são necessários mais nêutrons para manter os núcleos estáveis (a divisão N/Z vai ficando cada vez maior que 1 para os núcleos estáveis).
É possível definir uma faixa de núcleos estáveis, conhecida como faixa de estabilidade ou cinturão de estabilidade. Núcleos fora dessa faixa não são estáveis, e costumam emitir partículas até chegarem numa combinação estável de prótons e nêutrons.
Fora da faixa de estabilidade, existem algumas possibilidades:
Um aspecto importante das emissões de partículas alfa e beta é que elas transformam elementos químicos em outros. Isso foi observado e descrito por Rutherford e pelo químico britânico Frederick Soddy.
Quando um elemento químico emite radiação e perde energia, dizemos que ele sofreu um decaimento radioativo. Frequentemente isso transforma um nuclídeo pai em um nuclídeo filho, de outro elemento.
Soddy, juntamente com o químico polonês Kazimierz Fajans, chegaram de forma independente a algumas leis do decaimento radioativo, que ajudam a deduzir quais elementos são formados durante um decaimento radioativo.
Um decaimento radioativo acontece para tentar estabilizar um núcleo atômico instável. Mas às vezes um decaimento só não é suficiente, já que o núcleo filho também pode ser instável. Vários nuclídeos passam por uma série de decaimentos radioativos sucessivos, até se transformarem em um nuclídeo final estável, que não vai mais emitir radiação.
Por exemplo, o urânio-238 passa por vários decaimentos radioativos até se transformar em chumbo-206, um nuclídeo estável:
A Figura ? mostra essa série de decaimentos num gráfico número de nêutrons × número de prótons.
O decaimento de um núcleo único é algo, de certa forma, imprevisível — pode até mesmo nunca acontecer, caso o elemento seja estável. Mas quando se tem uma amostra de um elemento químico radioativo, com vários e vários átomos, podemos ter uma noção de “quão radioativo” ele é: medindo o tempo necessário para que metade da amostra decaia.
Por exemplo, se tivermos 1000 átomos de radônio-220, depois de cerca de um minuto, metade desses átomos terá decaído emitindo uma partícula alfa, deixando 500 átomos restantes. Esse tempo de um minuto é chamado de tempo de meia-vida ou, simplesmente, meia-vida do radônio-222.
Cada nuclídeo tem uma meia-vida específica, que pode ir desde frações de segundo até bilhões de anos.
Voltando ao radônio-222, depois de mais um minuto, metade daqueles 500 átomos vai decair, sobrando 250. Depois de mais um minuto, só tem 125 átomos. Depois de mais um minuto, só tem 62 ou 63 átomos (não tem como haver 62,5).
Depois de uma meia-vida, a quantidade de átomos radioativos cai para a metade (50%), mas perceba que depois de outra meia-vida, a quantidade de átomos radioativos não zera: ela cai para a metade da metade (25%). Então, gradualmente, ao longo de várias meias-vidas, a quantidade de um elemento radioativo vai diminuindo exponencialmente: começa decaindo rápido e, com o passar do tempo, o ritmo de decaimento vai ficando cada vez mais devagar.
Significa que uma amostra radioativa nunca deixa de ser radioativa? Bem, existem nuclídeos cujo tempo de meia-vida é de menos que um segundo. Então, num período razoavelmente curto da nossa vida, talvez seja possível que uma certa amostra radioativa se transforme completamente em um elemento estável. Mas, mesmo que isso não aconteça, às vezes já é suficiente que a amostra tenha uma quantidade baixa de átomos radioativos, cuja radiação não seja suficiente para causar danos aos organismos vivos. Agora, para elementos com meias-vidas altas, isso pode levar muito tempo; existem nuclídeos cuja meia-vida passa de bilhões de anos, então nem o tempo de vida do universo foi suficiente pra fazer alguns átomos decaírem.cálculo-exponencial
A palavra transmutação costuma ser associada à alquimia. Uma das metas máximas dos alquimistas era tentar transformar qualquer metal barato e vagabundo em ouro, usando a “Pedra Filosofal”.harry-potter Não conseguiram, é claro, caso contrário o ouro provavelmente estaria muito mais acessível hoje em dia.
A noção alquímica de transmutação perdeu qualquer relevância depois da formalização do que são elementos químicos e átomos. Não dá pra transformar um elemento químico em outro.
Ou será que dá?
Dá, nós já vimos isso nos decaimentos radioativos. Quando um elemento químico é transformado em outro (pela mudança no número de prótons no núcleo), dizemos que aconteceu uma transmutação nuclear. No caso dos decaimentos radioativos, é uma transmutação natural, espontânea.
Mas será que há um jeito de “induzir” uma transmutação nuclear em vez de, simplesmente, ficar esperando um átomo decair?
Em 1919, Rutherford conseguiu mostrar que átomos de hidrogênio eram emitidos durante experimentos com partículas alfa, mas não chegou a propor explicações detalhadas do porquê. Em 1925, o físico britânico Patrick Blacklett, trabalhando sob a supervisão de Rutherford, conseguiu transformar átomos de nitrogênio em átomos de oxigênio, usando partículas alfa:
Essa foi a primeira transmutação nuclear artificial. Outro jeito de escrevê-la leva em conta que a partícula alfa e o próton são, de fato, núcleos de alguns nuclídeos (hélio-4 e hidrogênio-1, respectivamente):
Em 1934, a cientista francesa Irène Joliot-Curie (filha de Marie Curie), junto com seu marido Frédéric Joliot-Curie, conseguiram obter fósforo-30 ao bombardear alumínio-27 com partículas alfa:
A descoberta da possibilidade de produzir nuclídeos dessa forma deu ao casal o Prêmio Nobel de Química em 1935. Isso foi muito importante porque radionuclídeos estavam sendo usados cada vez mais na medicina e foi importante ter um jeito de produzi-los de maneira rápida e abundante.
Significa que hoje em dia podemos fazer uma transmutação de qualquer metal vagabundo em ouro? Mais ou menos. Até é possível, mas é muito caro. O custo pra obter uma quantidade decente de ouro por esse método é muito alto. É mais fácil comprar ouro que já existe mesmo.ouro-seaborg
O físico italiano Enrico Fermi foi um cientista muito importante no desenvolvimento da física de partículas. Na década de 1930, Fermi tentou sintetizar um elemento químico novo, a partir do elemento mais pesado conhecido na época, o urânio. A ideia de Fermi era bombardear núcleos de urânio com nêutrons, numa tentativa de deixá-los instáveis e forçar um decaimento beta menos: ao emitir um elétron, o novo núcleo ganharia um próton e se tornaria um elemento químico novo, com Z = 93:
Fermi fez o experimento, e detectou partículas beta.
É isso? Ele conseguiu criar o elemento 93?
Fermi ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1938 por causa de reações como essa.
Mas não foi exatamente isso o que Fermi conseguiu. As análises que ele fez não foram conclusivas, mas outros cientistas entenderam o que de fato aconteceu. Os químicos alemães Fritz Strassmann e Otto Hahn e os físicos austríacos Lise Meitner e Otto Frisch detectaram que os produtos do experimento feito por Fermi tinham núcleos muito mais leves que o urânio. O que aconteceu não foi a criação do elemento 93 (que de fato aconteceu anos depois), mas sim uma quebra do núcleo de urânio em duas partes menores.
Quando um núcleo é muito grande, com muitos prótons e nêutrons, a repulsão entre os prótons é grande o suficiente para que esse núcleo acabe se quebrando em dois. Quando um núcleo se quebra em dois menores, dizemos que aconteceu uma fissão nuclear.
O urânio-235 é um nuclídeo que pode sofrer fissão nuclear, quando um nêutron colide com ele:
Quando um núcleo sofre fissão, ele libera bastante energia, muito mais do que se fosse um decaimento comum. Além disso, reações de fissão costumam permitir um “efeito dominó”; no exemplo acima, um nêutron se junta com um núcleo de urânio-235, causa a fissão dele, e ela gera três nêutrons novos; esses nêutrons podem atingir outros três núcleos de urânio-235, dando continuidade à fissão e liberando cada vez mais energia.
A energia liberada pela fissão nuclear costuma ter dois usos: usinas nucleares (para gerar energia elétrica) e bombas atômica (para matar pessoas).
Uma usina nuclear usa a energia liberada pela fissão para obter energia elétrica. A ideia principal é aquecer água com a energia da fissão, formar vapor e fazê-lo passar por turbinas, que giram e transformam esse movimento em energia elétrica.
Ou seja, uma usina nuclear é essencialmente uma usina termelétrica, mas que usa combustível nuclear em vez de carvão mineral ou gás. A diferença é que uma usina nuclear produz bastante energia elétrica usando uma quantidade menor de combustível.
O combustível usado está na forma de barras contendo urânio enriquecido. Entre essas barras também há barras de controle, com materiais que conseguem absorver nêutrons; as barras de controle são essenciais para… controlar… a reação em cadeia, impedindo que ela aconteça de forma desenfreada e cause uma catástrofe. As barras de controle podem ser “levantadas” ou “abaixadas” de acordo com o andamento da fissão; em casos emergenciais, elas são totalmente abaixadas, interrompendo a reação em cadeia, porque elas consomem os nêutrons que causam a fissão.
Uma bomba atômica é um dispositivo que usa uma reação nuclear para liberar uma quantidade absurda de energia em muito pouco tempo, causando uma explosão devastadora. As primeiras bombas atômicas se basearam em reações de fissão nuclear.
O primeiro teste de uma bomba atômica, chamado Trinity, foi feito em julho de 1945 no Laboratório Los Alamos, no estado americano do Novo México. Essa bomba atômica foi construída por uma equipe de cientistas, liderada pelo físico J. Robert Oppenheimer, numa “corrida” para que os EUA tivessem uma arma nuclear antes da Alemanha nazista — era o Projeto Manhattan.
O combustível nuclear geralmente é urânio enriquecido ou plutônio. Urânio-235 foi o combustível usado na bomba Little Boy, detonada na cidade japonesa de Hiroshima, em 6 de agosto de 1945; plutônio-239 foi usado na bomba do teste Trinity e na bomba Fat Man, detonada na cidade de Nagasaki, também no Japão, em 9 de agosto de 1945.
Para uma bomba atômica funcionar corretamente, é necessário que haja uma massa crítica de combustível nuclear, que vai conseguir sustentar uma reação de fissão em cadeia, levando à explosão. Na construção de bombas atômicas, por motivos de segurança, são usadas massas subcríticas, que não sustentam a reação em cadeia; na hora da detonação, explosivos convencionais (dinamite, por exemplo) são detonados, juntando as massas subcríticas, iniciando a reação em cadeia. Para atingir a “criticalidade”, geralmente é usado um desses mecanismos:
A energia liberada por bombas atômicas é tão maior que a de explosões convencionais, que costuma-se expressar essa quantidade comparando com a energia liberada por TNT (trinitrotolueno): um ton de energia é a quantidade liberada na explosão de uma tonelada de TNT (que, por definição, é uma gigacaloria, ou 4,184 gigajoules). Bombas atômicas chegam na casa dos quilotons, ou seja, energia da ordem de milhares de toneladas de TNT.
falta coisa aqui
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É possível também que núcleos pequenos se juntem, formando núcleos maiores. Quando isso ocorre, dizemos que aconteceu uma fusão nuclear.
O Sol é uma estrela que funde núcleos de hidrogênio, formando hélio:
Essa fusão libera muito mais energia do que a fissão nuclear (é o que gera a energia que vem do Sol, afinal de contas). Ainda não temos mecanismos de realizar uma fusão nuclear com o propósito de aproveitar essa energia (transformando-a em eletricidade, por exemplo), mas já se conseguiu executar reações de fusão em bombas termonucleares, muito mais poderosas que bombas atômicas de fissão.
Do Big Bang.
Há 13,8 bilhões de anos, explodiu uma sopa de matéria e calor, cheia de partículas elementares. Como ainda era muito quente, essas partículas se mexiam rápido demais e por isso demoraram muito tempo até se aproximarem.
Quando um próton se juntou com um elétron, ali se formou um átomo de hidrogênio, o primeiro elemento químico. Juntando mais um nêutron, criou-se um isótopo do hidrogênio, o deutério (hidrogênio-2). Mais um nêutron, e ali estava o trítio (hidrogênio-3). Todo aquele calor deu uma forcinha pra que alguns prótons se esbarrassem, formando um novo núcleo com dois prótons: ali nascia o elemento químico hélio.
O tempo passou, as temperaturas baixaram, e a gravidade começou a agir, juntando todos esses novos átomos.
Uma estrela é uma grande e pesada bola de hidrogênio se fundindo em hélio, em altíssimas temperaturas. A massa de uma estrela é tanta que ela sempre estaria prestes a implodir, mas as reações de fusão geram energia que mantém a estrela intacta.
Ao longo da vida de uma estrela, são formados outros elementos. Sob a ação da massa absurda da estrela, o hélio pode se fundir formando átomos com mais prótons, passando pelo carbono, oxigênio, silício e ferro. O ferro não consegue mais continuar as reações de fusão nuclear; a estrela “desliga”. Se ela for muito pesada, a gravidade vai fazer ela vai desmoronar sobre si mesma, causando um efeito “rebote” e uma grande explosão que vai jogar todos esses átomos espalhados universo afora: uma supernova.