Fusione nucleare nelle stelle: cosa, equazioni, passaggi, cause

L'applicazione dell'energia di legame illustra la fusione nucleare nelle stelle, poiché la produzione di energia stellare è causata dal processo di fusione nucleare.

La differenza nell'energia di legame tra i nuclei atomici più leggeri porta al processo di fissione nucleare combinandoli. Durante questo, si verifica l'assorbimento o il rilascio di energia e le stelle possiedono energia principalmente a causa della fusione. Sulla base di questa teoria, in questo post viene fornita una breve nota sulla fusione nucleare nelle stelle e sulle sue conseguenze.

Cos'è la fusione nucleare nelle stelle?

La combinazione di più di due nuclei più leggeri per formare un unico nucleo pesante è chiamata fusione. Uno studio prevede che il nucleo delle stelle sia costituito da nuclei più leggeri, che sono pronti a combinarsi.

Le stelle sono costituite da un numero enorme di idrogeno nel loro nucleo e i nuclei di idrogeno si combinano per formare un nucleo di deuterio. I nuclei di deuterio così generati si sono fusi per formare un nucleo di elio. La massa combinata del nucleo di elio è inferiore alla massa originale dei nuclei di idrogeno creando una differenza nella massa, che porta al rilascio di una certa quantità di energia. La reazione complessiva insieme è chiamata fusione nucleare nelle stelle.

File:Pict--proton-proton-chain-reaction-diagram-proton-proton-chain-reaction-diagram.png - Wikimedia Commons
Fusione nucleare in una stella più chiara
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  • La sezione la fusione nucleare potenzia il sole e altre stelle brillano e emettono energia.
  • La fusione nucleare avvia la generazione di supernove.
  • La fusione nucleare nelle stelle fornisce anche un resoconto per stimare la vita delle stelle.

Cosa innesca la fusione nucleare nelle stelle?

Sappiamo che il nucleo della stella contiene idrogeno ed elio in grande quantità. L'abbondanza di questi nuclei più leggeri innesca la fusione nucleare nelle stelle.

I nuclei di idrogeno ed elio sono stipati molto strettamente all'interno delle stelle come un'enorme nuvola di gas. Una forza di gravità ridurrà la nuvola a temperature molto elevate. I nuclei di idrogeno si fondono per manifestare un nucleo di elio quando la temperatura sale a una quantità sufficiente. I nuclei di elio formano anche una nuvola densa, quindi viene esercitata una certa pressione per avviare la fusione nucleare chiamata reazione di fusione termonucleare nelle stelle.

Per avviare la fusione dei nuclei di idrogeno, è necessaria una temperatura di circa 15 milioni di gradi.

File: massiccio pre-collasso della stella tagliata (appuntato).png - Wikimedia Commons, fusione nucleare nelle stelle
Struttura della stella contenente idrogeno ed elio fusibili nel nucleo interno
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Fusione nucleare nell'equazione delle stelle

Poiché la stella è costituita solo da idrogeno nel suo nucleo nella fase iniziale, quindi solo il ciclo di reazione protone-protone si verificherà nella fase iniziale.

H+H→D+β++ν a Q=1.44 MeV

Q è il valore dell'annichilazione di positroni da parte di un elettrone nella stella.

La reazione deuterio-deuterio non si verifica perché rimane ancora una grande quantità di nucleo di idrogeno per il processo di fusione; quindi, il deuterio subisce la fusione con il nucleo di idrogeno disponibile per la reazione di fusione.

M+D→3lui+γ; Q=5.49 MeV

L'isotopo di elio così prodotto si combina con un altro isotopo di elio per dare elio e idrogeno normali.

3Lui+3Lui→4Lui+2H; Q=12.8 MeV.

Le equazioni di cui sopra predicono l'intero processo di fusione nucleare nelle stelle.

Fasi della fusione nucleare nelle stelle

Tre passaggi principali portano a termine la fusione nucleare nelle stelle; il protone dell'idrogeno è la particella di base disponibile per il processo.

  • Inizialmente, due protoni dell'idrogeno si fondono insieme. Nella maggior parte dei casi, i protoni fusi si rompono, ma a volte il protone stesso si trasforma in un neutrone attraverso una debole interazione nucleare destinata alla formazione di positroni e neutrini. Questo forma dolore protone-neutrone all'interno della stella, destinato a produrre deuterio.
  • Esiste un terzo protone disponibile per la fusione. Questo protone si scontra con il deuterio per formare un isotopo di elio-3. Insieme a ciò, i raggi gamma vengono generati anche all'interno delle stelle. I raggi gamma così rilasciati dal processo emergono dal nucleo e vengono rilasciati sotto forma di luce.
  • Tutti gli isotopi dell'elio-3 generati dalla reazione di fusione entrano in collisione tra loro per formare elio ordinario e, insieme a questo, vengono rilasciati anche due protoni sotto forma di idrogeno.
File: FusionintheSun sv.svg - Wikimedia Commons
Fasi della fusione nucleare nelle stelle
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Prima di formare elio dalla fusione dei nuclei di elio-3, vengono generati nuclei di berillio-6, che è piuttosto instabile. Così Be-6 subisce un processo di disintegrazione per dare un nucleo stabile di elio-4. Il nucleo dell'elio-4 ha una massa inferiore alla massa originale del 4-protone, che ha insistito sulla reazione di fusione. Questa differenza di massa viene rilasciata sotto forma di calore e luce.

L'energia rilasciata dal processo di fusione nelle stelle deve attraversare molti strati per emergere nello spazio.

Cosa viene rilasciato attraverso la fusione nucleare nelle stelle?

Il verificarsi della fusione nucleare nelle stelle induce l'energia a rilasciare dal nucleo sotto forma di calore o luce, o talvolta qualche altro nucleo. Quindi si dice che la fissione nucleare nelle stelle rilasci virtualmente tutti gli elementi.

Quando i nuclei di idrogeno inducono il ciclo protone-protone, rilascia deuterio insieme a β+ particelle con una certa quantità di energia. Quando il deuterio si fonde con un protone, vengono rilasciati un isotopo di elio e raggi gamma. Dopo la reazione degli isotopi dell'elio tra loro, rilasciare elio-4 e nucleo di idrogeno. Questi sono i principali prodotti rilasciati durante la fusione nucleare nelle stelle.

File: reazione a catena Proton-Proton II.svg - Wikimedia Commons
Rilascio di elementi e particelle subatomiche durante la fusione nucleare nelle stelle
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Vengono rilasciati alcuni nuclei subatomici come positroni e neutrini. Alcuni degli elementi come litio, berillio, azoto e carbonio vengono anche rilasciati come sottoprodotto della reazione. Alla fine della fase luminosa, il ferro stellare viene rilasciato e disponibile per un'ulteriore reazione di fusione. La produzione di elementi dalla fusione nucleare è virtualmente chiamata "Nucleosintesi".

Alcuni fatti interessanti sulla fusione nucleare nelle stelle

  • La fusione nucleare è la principale fonte di energia stellare; questa teoria insiste nello stabilire un'ipotesi di contrazione riguardo alla causa della rotazione della stella. Dice che la velocità di rotazione è caratterizzata dalla conservazione del momento angolare nelle stelle. Ma qualche osservazione sull'energia stellare smentisce la previsione dell'ipotesi.
  • La conservazione della materia in energia nelle stelle fornisce una strada per spiegare la teoria di come una piccola quantità di materia può generare una grande quantità di energia data da Einstein.
  • In uno studio recente, la massa combinata calcolata dell'elio nelle stelle è dello 0.8% inferiore alla massa del 4-protone che ha avviato la fusione per formare l'elio. Questo è evidente che anche una piccola differenza di massa può rilasciare un'energia enorme.
  • Se una stella è composta solo per il 5% da idrogeno disponibile per la fusione, è sufficiente rilasciare una quantità sufficiente di energia sotto forma di calore e luce.

Domande Frequenti

Qual è il significato importante della fusione nucleare nelle stelle?

La fusione nucleare e le stelle spiegano l'origine di una stella e la luminosità e la durata della stella. È il significato principale della reazione di fusione nucleare nelle stelle.

La fusione nucleare nelle stelle dimostra anche l'origine e la presenza di altri elementi della natura. La fusione nucleare aiuta a mantenere l'alta temperatura del nucleo interno della stella, che tende ulteriormente a impedire che la fusione avvenga.

Altri elementi rilasciati durante le reazioni di fusione nucleare nelle stelle influenzano l'ulteriore fusione?

Se fossero coinvolti anche altri elementi generati durante il processo di fusione, ne risentirebbero ulteriormente. Ma questa situazione non si presenta mai.

Poiché la fusione nucleare nelle stelle rilascia raggi gamma che distruggono gli altri elementi generati; quindi, bilancia altri elementi non coinvolti nel processo. In alcuni casi, l'elemento così prodotto durante la reazione si disintegra per fornire il protone e il neutrone richiesti per il processo di fusione.

La fusione nucleare nelle stelle si ferma?

Finché l'elio-4 si genera nel nucleo interno delle stelle, la reazione di fusione non si ferma.

Supponiamo che la produzione di elio-4 nel nucleo interno si fermi, quindi non ci saranno protoni disponibili per causare un'ulteriore reazione di fusione. In quel caso, la fusione nucleare nelle stelle si interrompe, portando al collasso delle stelle chiamate nana bianca.

La gravità implica la fusione nucleare nelle stelle?

Sì, il coinvolgimento della gravità gioca un ruolo fondamentale nel processo di fusione nelle stelle.

Nella fase iniziale, quando due protoni sono pronti a fondersi, la gravità comprime il nucleo interno in modo che la temperatura del nucleo diventi alta e crei un ambiente in cui avvenga il processo di fusione. E anche l'attrazione verso l'interno della gravità si bilancia per spingere l'energia rilasciata dalla fusione verso l'esterno fino a raggiungere il nucleo esterno della stella.

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