c04:catena_protone_protone
Differenze
Queste sono le differenze tra la revisione selezionata e la versione attuale della pagina.
Entrambe le parti precedenti la revisioneRevisione precedenteProssima revisione | Revisione precedenteUltima revisioneEntrambe le parti successive la revisione | ||
c04:catena_protone_protone [09/12/2010 11:28] – marco | c04:catena_protone_protone [14/06/2021 14:04] – modifica esterna 127.0.0.1 | ||
---|---|---|---|
Linea 1: | Linea 1: | ||
+ | ====== 4.3 Combustioni termonucleari: | ||
+ | |||
+ | <WRAP justify> | ||
+ | Per precisare ulteriormente il quadro evolutivo emerso dal teorema | ||
+ | del viriale | ||
+ | reazioni nucleari che ci attendiamo divengano efficienti nel gas | ||
+ | stellare al progressivo aumentare della temperatura. Tra le | ||
+ | moltissime reazioni nucleari in linea di principio efficienti | ||
+ | soffermeremo la nostra attenzione solo su quelle che definiamo | ||
+ | come // | ||
+ | categorie: | ||
+ | |||
+ | - Reazioni che per l' | ||
+ | - Reazioni che pur non contribuendo apprezzabilmente alla produzione di energia possono lentamente sintetizzare prodotti di reazione di particolare rilevanza nel quadro dell' | ||
+ | |||
+ | Sulla base delle considerazioni sin qui svolte appare evidente | ||
+ | che al progressivo crescere della temperatura | ||
+ | divenire efficienti le reazioni nucleari cui corrisponde la minor | ||
+ | repulsione coulombiana, | ||
+ | in linea di principio, è certamente vero, ma è anche vero | ||
+ | che i protoni, giunti a reagire nuclearmente decadono con | ||
+ | grandissima probabilità nuovamente in due protoni (// | ||
+ | e solo una piccolissima frazione dei nuclei | ||
+ | composti decade lungo il canale di fusione, in grado di produrre | ||
+ | energia | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$p+p \rightarrow D+e^++\nu$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | fortemente | ||
+ | [[wp.it> | ||
+ | fusioni a diventare efficienti sono le combustioni degli elementi | ||
+ | leggeri D, Li, Be e B con protoni. Ci si attende peraltro che | ||
+ | l' | ||
+ | e corrispondentemente piccolo è il contributo delle fusioni | ||
+ | all' | ||
+ | distruzione degli elementi stessi, consisterà in un momentaneo | ||
+ | rallentamento della contrazione gravitazionale ed in una | ||
+ | trascurabile produzione di $^3He$ e $^4He$, secondo canali di | ||
+ | combustione che ritroveremo discutendo qui di seguito la | ||
+ | combustione dell' | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | {{: | ||
+ | \\ | ||
+ | ** Fig. 4.1 ** Le reazioni della catena protone-protone, | ||
+ | con sottolineate le reazioni // | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Solo quando la temperatura raggiunge, orientativamente, | ||
+ | $5-6~10^6 ∞K$ il numero di reazioni nucleari pp è aumentato al | ||
+ | punto da rendere efficiente anche il canale di fusione di due | ||
+ | protoni in un nucleo di deuterio D, secondo la reazione già in | ||
+ | precedenza indicata. Il deuterio prodotto è peraltro in grado | ||
+ | di reagire nuclearmente con un altro protone, | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$D+p \rightarrow ^3He+\gamma$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | cui segue tutta una catena di reazioni impostata sui | ||
+ | vari prodotti di combustione che converrà esaminare in qualche | ||
+ | dettaglio. Alle minori temperature l' | ||
+ | accumularsi come prodotto di reazione. Solo attorno a $8 10^6 ∞K$ | ||
+ | diviene efficiente la reazione di combustione | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^3He+^3He \rightarrow ^4He+2p$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | mentre attorno ai 15 milioni di gradi diviene efficiente anche la reazione concorrente | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^3He+^4He \rightarrow ^7Be+\gamma$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | di fusione di $^3He$ con i nuclei di $^4He$ certamente | ||
+ | presenti nel gas stellare almeno come conseguenza della | ||
+ | nucleosintesi cosmologica. Si noti come le due ultime reazioni | ||
+ | esaminate contemplino di fatto la fusione di due nuclei di elio, | ||
+ | mentre resta peraltro inibita la reazione " | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $^3He+p \rightarrow ^4He+e^++\nu$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Esperienze di laboratorio | ||
+ | instabile per [[wp.it> | ||
+ | elettrone dell' | ||
+ | di 57 giorni. Tale processo non può peraltro essere efficiente | ||
+ | nelle stelle, perchè alle temperature in esame ci si attende | ||
+ | che il $^7Be$ sia completamente ionizzato. In tali condizioni il | ||
+ | nucleo può però catturare un elettrone del plasma | ||
+ | stellare, iniziando una catena di reazioni che conduce infine alla | ||
+ | formazione di due nuclei di $^4He$. Si noti come tale reazione non | ||
+ | risulti governata dalla repulsione coulombiana. | ||
+ | |||
+ | E' invece regolata dalla repulsione | ||
+ | cattura di un protone per formare $^8B$ e, attraverso una serie di | ||
+ | decadimenti, | ||
+ | reazione aumenta quindi al crescere della temperatura, | ||
+ | $2 ~10^7∞K$ essa finisce col prevalere sulla concorrente cattura | ||
+ | elettronica. Di particolare rilevanza in questa catena di reazioni | ||
+ | i neutrini prodotti nel decadimento del $^8B$, che a causa della | ||
+ | grande energia furono i primi ad essere rilevati nelle [[wp.it> | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | {{: | ||
+ | \\ | ||
+ | ** Fig. 4.2 ** Efficienza relativa delle catene di combustione pp | ||
+ | al variare della tempeatura (in milioni di gradi). | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | La Figura 4.1 riporta uno schema riassuntivo della | ||
+ | catena di reazioni originate dalla fusione di due protoni, nota come //catena pp//. | ||
+ | Come indicato nella figura, al variare della | ||
+ | temperatura sono possibili tre diverse sequenze di reazioni (PP I, | ||
+ | PP II e PP III) che conducono in ogni caso al comune risultato di | ||
+ | fondere 4 protoni in un nucleo di $^4He$. La Figura 4.2 mostra | ||
+ | l' | ||
+ | temperatura. Ad evitare equivoci ricordiamo che all' | ||
+ | della temperatura aumenta l' | ||
+ | quindi di tutte e tre le catene pp: la figura 4.2 riporta il | ||
+ | // | ||
+ | energia. | ||
+ | </ | ||
+ | \\ | ||
+ | <fbl> | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | ---- | ||
+ | \\ | ||
+ | ~~DISQUS~~ | ||
c04/catena_protone_protone.txt · Ultima modifica: 29/05/2023 10:51 da marco