Genesi by Guido Tonelli

autore:Guido Tonelli
La lingua: ita
Format: epub
editore: Feltrinelli Editore
pubblicato: 2019-04-15T08:20:33+00:00

Formeranno il cuore delle stelle

Allo scoccare del primo minuto ci sono ormai sette protoni per ogni neutrone e la densità di energia è calata al punto che essi possono cominciare ad aggregarsi fra loro e a formare i nuclei degli elementi più leggeri.

È un momento fondamentale, perché densità e temperatura dell’universo assomigliano in questo momento a quelle delle stelle. Protoni e neutroni, coinvolti in urti altamente energetici, possono reagire e formare uno stato legato dalla forza forte. Quando un protone si fonde con un neutrone, diventa un nucleo di deuterio; se due nuclei di deuterio si fondono fra loro, nascono i primi nuclei di elio. L’elemento leggero, il cui nucleo è formato da due protoni e due neutroni, prende il nome dal dio greco del Sole, e in effetti tutto l’idro­geno che alimenta l’immensa fornace nucleare delle stelle finisce per trasformarsi in elio.

Per formare il suo nucleo devono fondersi assieme due nuclei di deuterio, un processo che avviene con grande facilità; il nucleo a quattro è altamente stabile perché comporta un’altissima energia di legame per ciascun componente del nucleo. Tutti i neutroni liberi residui saranno coinvolti in queste quadriglie e spariranno dal gioco. Per questo motivo i nuclei di elio costituiranno in massa circa il 24% del totale. Il resto, il 75% circa, sarà costituito da protoni che resteranno “single”, pronti a trasformarsi in atomi di idrogeno non appena le condizioni lo consentiranno; qua e là, in tracce, appariranno nuclei appena più pesanti, come il litio e il berillio.

Ci saranno solo tre minuti per formare tutti i nuclei primordiali dell’universo. Dopo quel momento temperatura e densità non saranno più in grado di sostenere le reazioni nucleari. E sarà un bene perché, se il processo fosse continuato troppo a lungo, l’universo avrebbe consumato una gran quantità di protoni liberi per costruire nuclei più pesanti. Se fosse durato anche solo dieci minuti, quasi tutto l’idrogeno sarebbe scomparso.

L’abbondanza di elio nell’universo è un’altra conferma della teoria del Big Bang. Questo elemento si produce anche nel cuore delle stelle, ma senza l’elio primordiale i conti non tornerebbero. Neanche con tutte le stelle dell’universo che bruciassero idrogeno per 14 miliardi di anni si riuscirebbe a produrre l’abbondanza di elio che è stata misurata.

I nuclei che si crearono allora non si modificheranno più per miliardi di anni, e costituiscono ancora oggi la maggior parte dei nuclei esistenti nell’universo. A essi si aggiungeranno, molto più tardi, i nuclei degli elementi pesanti della tavola periodica, che nasceranno dentro le immense fornaci nucleari delle stelle più massicce.

Calcoli teorici hanno stimato che, se la differenza di massa tra protone e neutrone fosse stata anche solo di poco più alta, la cosa avrebbe avuto conseguenze disastrose. Un niente, il battito d’ali di una farfalla, e si sarebbe prodotta una sequenza di catastrofi. La differenza di massa avrebbe cambiato significativamente la proporzione fra protoni e neutroni e avremmo avuto molto più elio e molto meno idrogeno. Insomma, non ci sarebbe stato abbastanza idrogeno per innescare le reazioni nucleari nelle prime stelle. Tutto

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