All’interno delle stelle gli atomi si fondono producendo quantità inimmaginabili di energia

Spesso si sente parlare di energia nucleare in relazione alle centrali a fissione, dove si “spaccano” atomi pesanti come l’uranio.
Nel Sole, come in tutte le stelle, succede il processo contrario: gli atomi si fondono, producendo energia.

Il Sole è formato principalmente da nuclei di idrogeno, e ha una temperatura interna estremamente elevata che raggiunge i 15 milioni di gradi nel suo nucleo. Il nucleo di idrogeno è composto da un solo protone, di carica positiva. Dal momento che le particelle di stessa carica si respingono, i nuclei di idrogeno non posso avvicinarsi troppo tra loro, se non quelli che hanno un’energia tale da riuscire a superare il muro dovuto al segno della carica. Solo una frazione estremamente bassa di idrogeno ha questa energia, ma la fusione dei nuclei riesce ad avvenire - permettendo al Sole di brillare - anche e soprattutto grazie all’effetto tunnel quantistico.

Sono necessari quattro nuclei di idrogeno per formare un nucleo di elio, attraverso vari passaggi. La massa finale del nucleo di elio è inferiore alla somma delle masse che lo hanno prodotto: la massa mancante si è trasformata in energia. Ogni secondo il Sole trasforma circa 600 milioni di tonnellate di idrogeno in elio.

L’energia rilasciata dalla fusione nasce sotto forma di fotoni - cioè particelle di luce - molto energetici, che impiegano persino centinaia di migliaia di anni per uscire dal Sole e arrivare fino alla sua superficie. I fotoni prodotti nel nucleo, infatti, vengono continuamente assorbiti e riemessi dagli atomi del Sole, in una specie di lunghissimo percorso a zig-zag.

Quando finalmente raggiungono la superficie del Sole, viaggiano nello spazio alla velocità della luce. Impiegano circa 8 minuti per raggiungere la Terra, portandoci il calore e la luminosità che conosciamo.

La fusione solare è un processo estremamente efficiente e pulito: il combustibile è l’idrogeno e il prodotto principale è l’elio, un gas nobile inerte.
Sulla Terra stiamo cercando di imitare questo meccanismo in reattori sperimentali, nella speranza di ottenere un giorno energia abbondante e con pochi scarti radioattivi.

Crediti immagine: NASA/Goddard/SDO