La fusione termonucleare

1 - La fusione termonucleare 1 - La fusione termonucleare E' la reazione nucleare che avviene nel sole e nelle altre stelle, con produzione di una enorme quantità di  energia. Nella reazione di fusione nuclei di elementi leggeri, quali l'idrogeno, a temperature e pressioni elevate, fondono formando nuclei di elementi più pesanti come l' elio. Sono noti tre isotopi dell' idrogeno : l' idrogeno propriamente detto(H), il deuterio(D) e il trizio(T). Il nucleo di tutti e tre contiene un protone, il che li caraterizza come forme dell' elemento idrogeno; il nucleo di deuterio contiene inoltre un neutrone mentre quello del trizio due neutroni. In tutti i casi l' atomo neutro ha un elettrone al di fuori del nucleo per compensare la carica del singolo protone. La reazione più probabile è quella che avviene tra un nucleo di deuterio e un nucleo di trizio, reazione in cui si genera un nucleo di elio (particella alfa) e un neutrone. In questa reazione la massa complessiva dei prodotti è inferiore a quella delle particelle interagenti e si verifica liberazione di energia secondo il principio di equivalenza massa-energia. L'energia liberata si distribuisce tra la particella alfa e il neutrone in rapporto inverso alle  rispettive masse. I due nuclei interagiscono solo a distanze molto brevi, equivalenti alle dimensioni del nucleo (10-13cm-3); in questo caso le forze nucleari sono predominanti sulle forze di repulsione elettrostatica dovute alla carica positiva dei nuclei (forze che crescono all' avvicinarsi dei nuclei in proporzione inversa al quadrato della distanza). Perché due nuclei si avvicinino a distanze sufficientemente brevi è necessario che la velocità con cui si urtano sia molto alta;  la loro energia cinetica (e quindi la temperatura) cioè deve essere molto elevata.  Per ottenere in laboratorio reazioni di fusione, ad esempio, è necessario portare una miscela di deuterio e trizio a temperature elevatissime (100 milioni di gradi) per tempi di confinamento sufficientemente lunghi. In tal modo i nuclei hanno tempo di fare molte collisioni, aumentando la probabilita' di dar luogo a reazioni di fusione. 2 - Le reazioni termonucleari delle stelle A temperatura ordinaria, in un gas, le particelle sono neutre; viceversa a temperatura superiore a qualche eV, poichè le singole particelle tendono a dissociarsi negli elementi costitutivi (ioni ed elettroni) il gas si trasforma in una miscela di particelle cariche, cioè un plasma .Il plasma, costituisce il 99% della materia di cui e' composto l' Universo e quindi è detto anche: "quarto stato della materia".  E' il principale costituente delle stelle e del sole. Nel sole, che ha una temperatura interna di 14 milioni di gradi, la reazione di fusione di nuclei di idrogeno (reazione protone-protone) è responsabile  di gran parte dell'energia che giunge fino a noi sotto forma di calore e di luce (e di neutrini solari). In stelle più calde o di massa maggiore prevalgono altre reazioni. A temperature intorno ai 15-20 m