Reazioni nucleari

Le reazioni che coinvolgono il nucleo dell’atomo sono due: la fusione e la fissione. La prima parte da elementi semplici per costruirne di più complessi; la seconda agisce in senso contrario spaccando nuclei di elementi pesanti in nuclei di elementi più leggeri. In entrambi i casi si ha un’elevata produzione di energia. Prendiamo per esempio la fusione: la massa dei nuclei atomici che si fondono è maggiore di quella del nuovo nucleo che si forma. Poiché sappiamo che massa ed energia si equivalgono dalla nota formula di Einstein E = mc2, la differenza di massa è proprio quella che si trasforma in energia emessa. In modo analogo, anche nella fissione l’energia prodotta si origina dalla differenza tra la massa del nucleo iniziale e quella dei due nuclei risultanti: in questo caso la prima è maggiore della somma delle seconde. Per produrre energia non tutti gli elementi però si possono fondere così come non tutti si possono spaccare. In natura infatti i fenomeni tendono spontaneamente verso stati di “fatica” minima. Quindi se ci vuole maggiore energia per spaccare un nucleo di quanto ne serva per tenerlo unito, la fissione di fatto non avviene. E’ il caso degli elementi più leggeri; fondendosi e aumentando il numero di particelle, il nucleo diventa più stabile e l’energia in eccesso viene liberata. Viceversa quando il nucleo di un elemento diventa troppo grosso, diventa energeticamente faticoso tenerlo unito. Basta quindi poco per scinderlo in due nuclei più leggeri e stabili liberando, ancora una volta, il surplus di energia. Quando la fissione diventa energeticamente preferibile alla fusione? Il limite è il ferro; il suo nucleo è troppo grosso per fondersi ulteriormente e riuscire a produrre un altro nucleo stabile. La fusione di due nuclei di ferro richiede perciò maggiore energia di quanto ne produca; da qui in poi la reazione più vantaggiosa è la fissione nucleare. Non a caso, infatti, durante l’evoluzione di stelle massicce, una volta creato il ferro nel nucleo non sono più possibili altri cicli di fusione.

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