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Andromeda

19/03/2024 09:20

Marco Morana

Culture , Science , energia, universo, fisica, materia, andromeda, atomo, chimica, quark,

Andromeda

L'ultimo capitolo sulle quattro forze fondamentali della natura (elettromagnetica, gravitazionale, nucleare forte e nucleare debole) lo dedichiamo ai processi c

Stelle e fusione nucleare

L'ultimo capitolo sulle quattro forze fondamentali della natura (elettromagnetica, gravitazionale, nucleare forte e nucleare debole) lo dedichiamo ai processi che avvengono nelle stelle, dove queste interazioni agiscono di concerto.

Una delle scorse volte, ho accennato a come queste quattro forze fossero indistinguibili dentro il ribollire di materia primordiale. L'Universo attuale ha perso gran parte dell'energia e noi possiamo quindi distinguerle.

Le stelle, alimentate da processi nucleari, sono costituite da molta più materia di quella che contengono i pianeti. Una massa enorme che per effetto della forza gravitazionale tende a collassare su se stessa. Normalmente, gli elettroni si muovono attorno al nucleo atomico. Ma nelle stelle questo legame si spezza con la conseguenza che la struttura atomica si trasforma in plasma.

In questo processo, i nuclei atomici si muovono liberamente rispetto agli elettroni e si fondono con altri nuclei. E' la cosiddetta fusione nucleare, favorita dalla forza nucleare forte, da cui le stelle traggono energia in enorme quantità. A fondersi sono nuclei di idrogeno. Nella nostra stella, Il Sole, i nuclei di idrogeno si fondono per dare vita all'elio (il cui simbolo chimico è He).

Il primo innesco avviene fra due protoni che si uniscono per generare un nucleo di deuterio (un protone e un neutrone). Siccome i due protoni hanno carica positiva, in virtù delle leggi che governano la forza elettromagnetica, dovrebbero respingersi. Ma è lì che entra in gioco la forza nucleare debole a fare, per così dire, da mediatrice: in modo che uno dei protoni trasmuti in neutrone, rendendo possibile la fusione. 

I processi appena descritti avvengono di continuo. Ma sono così complessi, vista la quantità di materia, che il calore e la luce che ci arrivano oggi dal Sole sono stati prodotti milioni di anni fa. Fra qualche milione di anni, godranno dell'energia che il Sole sta infornando adesso. Ci vuole davvero tanto tempo affinché questi atomi dalle parti più esterne della stella vadano verso il nucleo, si "cucinino" ed escano sotto forma di luce e calore. 

Quando poi una stella si avvicina al suo ciclo vitale, la materia che la costituisce tende a collassare su se stessa. Il suo destino sembrerebbe segnato. Sono proprio le reazioni nucleari nelle zone periferiche dell'astro che si oppongono al collasso gravitazionale ritardandone la fine.

 

Ricapitolando: il ruolo delle quattro forze fondamentali nei processi nucleari delle stelle.

1) La forza gravitazionale comprime la materia stellare. I nuclei atomici si allontanano dagli elettroni.

2) La forza nucleare forte è responsabile della fusione di nuclei leggeri che danno luogo a nuclei più pesanti (nel Sole l'idrogeno trasmuta in elio)

3) La forza elettromagnetica si oppone al primo innesco in cui due protoni, che formano un nucleo (di idrogeno) hanno identica carica e quindi tendono a respingersi.

4) La forza nucleare debole, fa si che uno dei due protoni si trasformi in un neutrone in modo da rendere possibile la fusione.
 

La storia dell'Universo è tutta un insieme di interazioni e di forze che, opponendosi l'una all'altra costituiscono, in una meravigliosa danza, un equilibrio perfetto. 



 

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