Fusione e fissione nucleare

[balestra_romani]

C'è una cosa che non capisco:

1) se prendo un atomo con numero atomico grande e lo spezzo produco energia (fissione);

2) se prendo 2 atomi con numero atomico piccolo e ne creo uno con numero atomico grande produco energia (fusione);

Non è un controsenso?

Prendo 2 atomi di elio e li unisco e produco energia poi li separo e produco ancora energia...

[Studente Anonimo]

Poichè $E=m c^2$, se massa_finale < massa_iniziale, vi è emissione di energia perchè la differenza di massa si trasforma in energia.

Quindi, nessun controsenso, basta che vi sia il suddetto presupposto, a prescindere dal numero atomico.

[redlex91-votailprof]

Infatti esiste una bella tabellina che illustra l'andamento dell'energia di legame per nucleone contro il numero di massa



che mostra come i nuclidi con numero di massa \(A\gtrsim60\) possono rilasciare energia per fissione, mentre per nuclidi con numero di massa \(A\lesssim60\) l'energia può essere prodotta per fusione.

[Studente Anonimo]

L'argomento ha anche implicazioni astrofisiche strabilianti, grazie alle quali noi siamo qui a parlarne!

Il Big Bang ha prodotto quasi esclusivamente idrogeno. Da dove derivano allora tutti gli altri elementi? Dalle stelle. La nucleosintesi avviene nelle stelle.

Le reazioni di fusione nucleare che creano i vari nuclidi sono esoenergetiche (producono più energia di quanta ne assorbono) fino al ferro, poi sono endoenergetiche (avvengono solo grazie all'apporto di energia dall'esterno e non ne producono altra).

L'energia che nelle stelle innesta le reazioni di fusione nucleare viene fornita dalla gravità (per le bombe H, in cui la fusione dell'idrogeno in elio non è controllata, l'energia viene fornita da una "spoletta" costituita da una bomba atomica ordinaria a fissione di uranio).

Stelle poco massive come il nostro Sole sono in grado di produrre fino al carbonio. Il Sole, quando morirà diverrà una stellina di carbonio. Nel frattempo, grazie alla fusione di idrogeno in elio mantenuta dalla gravità, l'energia che ci arriva permette, assieme ad altre particolari condizioni, la vita e, grazie a questo, noi siamo qui a discuterne... fantastico!!!

Stelle più massive riescono a produrre fino al ferro.

Stelle ancora più massive, morendo, creano i nuclidi fino all'uranio. Ciò che rimane in questi casi sono stelle di neutroni o pulsar o buchi neri.

Questo per grandissime linee (ovviamente, le cose sono enormemente più complicate).

Sorgono allora molte domande. Come mai, se il Sole può produrre solo fino al carbonio, in tutto il sistema solare, come sulla Terra, sono presenti tutti gli elementi fino all'uranio?

La risposta è che evidentemente la nube che ha creato il sistema solare doveva essere stata "inseminata" in precedenza dalla morte di una o più stelle molto massicce. Che ne è allora di ciò che rimane dopo la morte di una stella molto massiccia? Gli eventuali buchi neri o stelle di neutroni o pulsar, dove sono? Assorbendo materiale, sono ridiventati stelle normali? Gli eventuali buchi neri hanno fatto tempo ad evaporare? Oppure, ciò che rimane sono le poche stelle di neutroni o pulsar o buchi neri noti e molto lontani da noi? Oppure c'è lo zampino di ciò che ha creato il buco nero supermassivo che è al centro della nostra galassia?

Come sempre, in Fisica, ad ogni risposta si aprono mille domande!

[balestra_romani]

Grazie e voi come al solito e come la Fisica siete altrettanto stupendi! Mille grazie!