Cos’è che tiene acceso il sole?
La fusione nucleare nel Sole e nelle stelle è davvero
formidabile. Eccola spiegata in modo chiaro e semplice
di Massimo Teodorani - 04/02/2016
Cos’è che tiene acceso il sole?
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
L'Atomo e le Particelle Elementari - Libro
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