Cos’è che tiene acceso il sole?
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Massimo Teodorani - 01/01/2016
La fusione nucleare è il meccanismo che tiene acceso il Sole così come tutte le altre stelle.
Per cui dobbiamo la vita, oltre che al principio di esclusione di Pauli, che ci consente di avere una forma distinta dalle altre, anche al Sole che consente a quella forma corporale, che ci contraddistingue, di vivere.
Per parlare di fusione nucleare nelle stelle occorre partire dal momento in cui una stella – come ad esempio Sole – si è formata.
Come si è formato il sole?
Tutto è nato da una nube interstellare che è collassata su se stessa a opera di forze esterne dalle caratteristiche più svariate, come, soprattutto, le onde d’urto prodotte dalle supernove (immani esplosioni stellari alla fine del loro ciclo evolutivo), la pressione esercitata dalle particelle espulse dalle atmosfere stellari (i cosiddetti “venti stellari”) e i fronti d’urto che si formano nei bracci a spirale della nostra galassia.
Queste forze esterne hanno spinto il materiale interstellare – costituito da polveri finissime e da atomi di idrogeno e di altri elementi più pesanti – a collassare su se stesso.
La nube interstellare che prima era diffusa e informe comincia a diventare una palla di materia sempre più compatta fino a che una volta che la densità di materia dentro la nube è diventata sufficientemente elevata, la nube viene ad assumere un campo gravitazionale sempre più definito, dove la maggior quantità di materia va gradualmente a concentrarsi nella regione centrale. In tal modo la nube collassa sotto il suo stesso peso e nel fare questo si riscalda sempre di più, perché un aumento della densità determina un aumento delle collisioni tra particelle le quali a loro volta, per via dell’energia cinetica sviluppata, si riscaldano sempre più fino a che gli atomi di idrogeno dopo aver attraversato una tiepida fase di eccitazione diventano completamente ionizzati per via della fuoriuscita del loro unico elettrone: a questo punto la nube è fatta non più di atomi ma di un plasma composto di protoni ed elettroni liberi e di nuclei di atomi pesanti (come ad esempio quelli del Ferro, che sono stati precedentemente depositati nello spazio interstellare dalle supernove).
Ad un certo punto quando la nube è diventata sufficientemente concentrata e piccola, la temperatura sale talmente che i protoni cominciano ad urtarsi con sempre maggior forza raggiungendo distanze mutue sempre più piccole: in tal modo la forza di repulsione elettrostatica tra protoni viene resa più efficace e quindi sembrerebbe che il processo di fusione tra protoni sia impossibile.
Ma così non è perché ad un certo punto l’agitazione termica diventa talmente forte da permettere di vincere le forze repulsive, cosa che porta finalmente all’innesco della fusione nucleare tra protoni, ovvero ciò che resta degli atomi di Idrogeno.
A questo punto quella che era una nube informe e caotica di materiale raggiunge abbastanza rapidamente una “configurazione ordinata e simmetrica”: quella della sfera.
Ciò avviene quando l’embrione della stella diventa un bambino, ovvero quando la stella raggiunge un equilibrio tale che la compressione verso l’interno viene bloccata perché la pressione esterna esercitata dal caldissimo materiale di fusione finisce per controbilanciare la forza gravitazionale, che tenderebbe a far comprimere su se stessa indefinitamente la nube compatta. In tal modo abbiamo la vera e propria nascita di una stella.
Ciò può avvenire solo se il valore della massa raccolta è sufficientemente elevato da permettere l’innesco del processo, in caso contrario la palla di materia raccolta non riuscirà ad accendersi come una stella.
La potentissima forza nucleare
La potentissima forza nucleare che porta i nuclei di idrogeno (ovvero i protoni liberi) a fondersi tra di loro porterà molto presto alla formazione di nuclei di Elio.
La massa dei nuclei di Elio prodotto sarà lievemente minore della massa dei nucleoni che l’hanno formato, perché essa si sarà trasformata in energia, un’energia tremendamente elevata in grado di alimentare tutto il processo di fusione.
Il Sole, proprio in questo momento sta bruciando Idrogeno al suo interno, ed è proprio per questa ragione che il Sole emette la luce che riceviamo.
Il bruciamento dell’Idrogeno per mezzo della fusione nucleare è reso efficiente e continuativo dalla meravigliosa bilancia di forze che tiene assieme una stella.
Tratto dal libro "L'Atomo e le particelle elementari" di Massimo Teodorani
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