우주 초기 원소의 형성

정의

빅뱅 이후 우주가 팽창하며 식는 동안 기본 입자인 쿼크가 결합하여 양성자와 중성자가, 이어서 헬륨 원자핵이 만들어지고, 약 38만 년 뒤에는 원자핵이 전자와 결합하여 수소와 헬륨 원자가 만들어진 과정이다. 그 결과 우주를 이루는 주요 원소는 수소와 헬륨이 되었고 질량비는 약 3:1이다.

쿼크에서 원자까지, 수소:헬륨 질량비 3:1

쉽게 이해하기

우주 초기 원소의 형성은 '빅뱅 직후 재료들이 어떤 순서로 조립됐는지'를 다뤄요.

레고로 생각해 볼게요. 가장 작은 블록(쿼크, 전자)이 먼저 있었고, 쿼크가 모여 양성자와 중성자라는 부품이 만들어졌어요. 양성자 하나는 그 자체로 수소 원자핵이에요. 이어서 양성자와 중성자가 합쳐져 헬륨 원자핵이 생겼고, 우주가 충분히 식은 약 38만 년 뒤에야 원자핵이 전자를 붙잡아 '원자'가 완성됐어요.

순서: 기본 입자 → 양성자·중성자 → 헬륨 원자핵 → 원자

이때 만들어진 원소는 거의 수소와 헬륨뿐이라서, 지금도 우주의 원소는 질량비로 수소 약 74 %, 헬륨 약 24 %(약 3:1)예요.

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2단원 물질과 규칙성의 다른 개념