Fusione nucleare
DEFINIZIONE
E' il processo in virtù del quale alcuni nuclei leggeri si fondono insieme a formare un nucleo più pesante, con liberazione di energia. C'è un gradiente essenzialmente continuo di efficienza nell'immagazzinamento di energia dagli elementi più leggeri fino al ferro, cosicchè qualsiasi processo in cui nuclei leggeri possono fondersi a formare nuclei più pesanti (fino al ferro) è favorito energeticamente.
Benchè nuclei di elementi più leggeri possano esistere in forme stabili, se vengono compressi insieme con forza sufficiente (come nei nuclei delle stelle), superano la repulsione causata dalla carica elettrica positiva di cui ogni nucleo è dotato e si combineranno tra loro, liberando energia nel corso di questo processo.
LA NUCLEOSINTESI E LA CREAZIONE DELLA MATERIA NELLE STELLE
Tutto ha inizio quando due protoni (atomi di idrogeno) si avvicinano al punto da fondersi. Nel corso di questo processo un protone espelle un neutrino e un positrone, diventando un neutrone. Un altro protone allora può entrare nel deutone, formando un nucleo di elio-3 contenente due protoni ed un neutrone. Infine quando due nuclei di elio-3 entrano a contatto formano un nucleo di elio-4 espellendo i due protoni precedenti. Il 95% di elio-3 subisce questa sorte.
Successivamente la fusione di due nuclei di elio-4 (richiede temperature sempre maggiori) forma il berillio-8 che, essendo estremamente instabile, si divide entro 10 milionesimi di secondo di un miliardesimo di secondo. Questa strozzatura è superata dall'incontro di tre (e non due) nuclei di elio-4 che danno subito un nucleo di carbonio-12.
Una volta che una stella viene a disporre di carbonio-12, il resto procede più o meno velocemente. L'aggiunta di una particella alfa (nucleo di elio) al carbonio-12 produce ossigeno-16.
Successivi processi di fusione conducono al neon-20, magnesio-24 ed infine silicio-28.
L'ultimo passo di questa catena è il ferro-56 dalla fusione di silicio-28. Il ferro è il più stabile di tutti e per produrre altri elementi pesanti è necessario fornire energia per costringere i nuclei a fondersi insieme.
Elementi più pesanti del ferro possono essere prodotti all'interno delle stelle quando neutroni carichi di energia penetrano nei nuclei e vi rimangono. Questo processo, comunque molto lento, può condurre alla produzione di bismuto-209 ma come succedeva al berillio questi decade per effetto della radioattività.
Elementi ancora più pesanti vengono prodotti quando è disponibile un flusso di neutroni ad alta energia. Questo processo opera solo nelle esplosioni di supernove, quando l'energia gravitazionale liberata dal collasso del nucleo della stella spinge le reazioni verso l'alto.
Ecco perchè si può dire che le stelle "generano" e che proprio la morte di una stella (supernova) ci ha donato la vita con tutti gli elementi di cui siamo fatti e di cui siamo circondati..