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REAZIONI TERMONUCLEARI

L’idrogeno è l’atomo più piccolo e rintracciabile facilmente nell’universo proprio per la sua semplice composizione fatta da un elettrone un protone e un neutrone(1 orbitale). La reazione termonucleare che avviene nelle stelle a causa dell’elevatissima temperatura fa si che 4 nuclei di idrogeno si fondano per formarne uno di Elio. Com’è possibile ciò? Questo perché l’alta temperatura del nucelo fa si che l’energia cinetica delle particelle è così elevata che gli elettroni si dissociano dai protoni facendo si che la materia si trovi allo stato di plasma in cui a causa sempre dell’elevata temperatura i nuclei di idrogeno riescono a combattere addirittura la forza secondo cui le cariche dello stesso segno si respingono fondendosi. Questa fusione produce una piccola parte di energia e la formazione di nuove particelle. Col diagramma HR gli astrofisici distinguono 3 casi :


    - lungo la sequenza principale troviamo stelle con massa più o meno simile a quella del sole con una temperatura che va dai 7 milioni di gradi Kelvin ai 10 milioni di gradi Kelvin. In questo caso abbiamo il ciclo “protone-protone” ossia inizia tutto con 2 protoni che si trasformano in un nucleo di Deuterio [isotopo dell’idrogeno] ossia in un protone e un neutrone che deriva dall’altro protone per perdita di un positrone
    [math]e^+[/math]
    (massa uguale all’elettrone ma positivo) e neutrini
    [math]\nu[/math]
    (particelle prive di massa e carica):


    [math]^1 H+\ ^1 H=\ ^2 H+e^+ +\nu[/math]
    .


    Il nucleo di deuterio poi si fonde con un altro protone per fare un nucleo di Elio-3 e raggi

    [math]\gamma[/math]
    :


    [math]^2 H+\ ^1 H =\ ^3 He+\gamma[/math]


    Questi poi a loro volta se la temperatura è inferiore ai 3 milioni di gradi Kelvin si trasformano nell’isotopo Elio-4 liberando due protoni per poi riprendere il ciclo, se invece è superiore seguono un ciclo più complesso con la formazione di nuclei di berillio e litio:


    [math]^3 He +\ ^3 He=\ ^4 He+\ ^1 H+\ ^1 H[/math]

    - Le stelle della sequenza principale che hanno massa superiore a quella de sole e quindi una temperatura superiore ai 15 milioni di gradi kelvin seguono il ciclo “carbonio-azoto” grazie al quale si parte da un nucleo di carbonio-12 e per aggiunta di 4 protoni si producono un nucleo di Elio-4, positroni,neutrini e raggi

    [math]\gamma[/math]
    .


    -Giganti rosse, ossia quelle stelle in cui non è più presente l’idrogeno il quale è stato trasformato completamente in elio. Dall’elio producono via via sempre elementi più pesanti quanto maggiore è la massa della stella. Prima si passa al Carbonio, poi ossigeno e neon più raggi

    [math]\gamma[/math]
    , e via via gli altri elementi fino a fermarsi con il Ferro. Oltre al ferro non è possibile andare perché l’energia consumata per produrre il ferro è superiore a quella prodotta dalle precedenti reazioni

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