L'era dell'atomo by Piero Martin Alessandra Viola

autore:Piero, Martin,Alessandra, Viola [Martin, Piero Viola, Alessandra]
La lingua: ita
Format: epub
Tags: La cultura scientifica, Farsi un'idea
ISBN: 9788815320872
editore: Societa editrice il Mulino Spa
pubblicato: 2014-10-14T22:00:00+00:00

Alle 05:29:45 del 16 luglio 1945, gli aggettivi «atomico» e «nucleare» fecero un salto di qualità. Quella mattina solo in pochi lo capirono, ma poche settimane dopo, il 6 e il 9 agosto 1945, quando Hiroshima e Nagasaki furono rase al suolo dalle prime bombe che sfruttavano il processo di fissione nucleare, quei due aggettivi uscirono dal gergo della scienza per acquisire un significato molto più globale.

Una conseguenza della decrescita del valore dell’energia di legame media per nucleone agli elevati valori del numero di massa A è il fenomeno della fissione nucleare. Quando un nucleo pesante con grande numero di massa – come ad esempio l’uranio – si scinde in due nuclei più leggeri, la somma delle energie di legame dei due nuclei diventa più negativa rispetto all’energia di legame del nucleo genitore, ovvero diminuisce.

Facciamo un esempio. L’energia di legame media per l’isotopo 238 dell’uranio, detto , vale in valore assoluto 7,58 MeV. Considerando che l’ ha 238 nucleoni e ricordandoci che l’energia di legame è negativa, calcoliamo che l’energia di legame complessiva dell’ vale −7,58 × 238 = −1.804 MeV. Se in prima istanza supponiamo che l’uranio si scinda in due elementi che abbiano approssimativamente un numero di massa atomica pari alla metà di 238, cioè 119, e sappiamo che per A = 119 l’energia di legame media per nucleone vale circa 8,50 MeV, possiamo concludere che la somma delle energie di legame dei due prodotti di fissione vale (8,5 × 119) × 2 = −2.023 MeV. Dopo la reazione, l’energia di legame del sistema è passata da −1.804 MeV a −2.023 MeV, calando di 219 MeV: il sistema è quindi più stabile. La conservazione dell’energia è però una legge fondamentale. I 219 MeV non possono essere scomparsi e infatti non lo sono: li ritroviamo sotto forma di energia cinetica dei prodotti di fissione e di radiazione elettromagnetica.

È per lo stesso principio – la trasformazione di massa in energia – che anche la reazione nucleare «opposta» a quella di fissione di un nucleo pesante, ovvero la fusione di due nuclei leggeri, libera energia. Un esempio è la reazione di fusione di deuterio e trizio.

Deuterio e trizio sono due isotopi dell’idrogeno e condividono con questo elemento la presenza nel loro atomo di un protone e un neutrone. Il nucleo del deuterio ha in più un neutrone, quello del trizio due. Una reazione di fusione nucleare consente di fondere tra loro un nucleo di deuterio e uno di trizio e di ottenere come risultato un nucleo di elio-4 e un neutrone, in base alla formula: D + T → 4He + n.

Se mettessimo sul piatto di una bilancia un atomo di deuterio e uno di trizio e sull’altro i risultati della reazione, ovvero elio e neutrone, ci accorgeremmo che la bilancia penderebbe dalla parte dei reagenti (D e T). La somma delle masse atomiche di deuterio e trizio è infatti 8,3498 × 10−27 chilogrammi, mentre la somma delle masse di elio-4 e neutrone vale 8,3192 × 10−27. I conti non tornano:

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