c04:combustione_elio
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Linea 1: | Linea 1: | ||
+ | ====== 4.7 Combustione dell' | ||
+ | |||
+ | <WRAP justify> | ||
+ | Al termine della combustione dell' | ||
+ | combustibile la materia risulterà composta da [[wp.it> | ||
+ | elementi più pesanti originariamente preesistenti. Se il [[c04: | ||
+ | CNO]] è stato efficiente ci si attende che tra tali elementi | ||
+ | pesanti C e O si siano in gran parte trasformati in $^{14}$N. | ||
+ | |||
+ | La [[c04: | ||
+ | indica come a qualche decina di milioni di gradi debba certamente | ||
+ | risultare " | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^4_2He+^4_2He \rightarrow ^8_4Be $$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Con tale reazione non si realizza però una reale combustione | ||
+ | perchè il $^8$Be così prodotto ridecade in due particelle | ||
+ | $\alpha$ in circa $10^{-16}$ secondi. La combustione si | ||
+ | realizzerà solo se e quando il [[wp.it> | ||
+ | ulteriore particella $\alpha$ giungendo a produrre un nucleo | ||
+ | stabile di $^{12}C$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^8Be+^4He\rightarrow ^{12}C $$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Per comprendere il meccanismo che porta ad una efficiente | ||
+ | produzione di [[wp.it> | ||
+ | come un elemento secondario, creato dalla reazione di produzione | ||
+ | $^4He+^4He$ e distrutto dal successivo decadimento, | ||
+ | concentrazione di equilibrio che dipende dal rapporto tra | ||
+ | l' | ||
+ | di elio) e di distruzione (decadimento spontaneo). Aumentando la | ||
+ | temperatura si producono due effetti, tutti e due tesi a rendere | ||
+ | più probabile la combustione del berillio in carbonio: | ||
+ | \\ | ||
+ | - Aumenta la velocità di reazione $\alpha + \alpha$ e aumenta quindi, a fronte del costante tempo di decadimento , la concentrazione di equilibrio di $^8Be$ | ||
+ | - Si attenuano gli effetti della repulsione coulombiana e aumenta quindi | ||
+ | |||
+ | La combinazione di questi due effetti fa si che a circa $10^8 K$ | ||
+ | divenga efficiente il [[wp.it> | ||
+ | A tali temperature, | ||
+ | attraversamento della barriera coulombiana, | ||
+ | efficienti anche successive catture $\alpha$, così che nelle | ||
+ | strutture stellari ci si attende che siano contemporaneamente | ||
+ | efficienti | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$3\alpha\rightarrow ^{12}C+\gamma$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^{12}C+\alpha\rightarrow ^{16}O+\gamma$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | seguite, ma con minore e talora trascurabile efficienza, da | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^{16}O+\alpha\rightarrow ^{20}Ne+\gamma$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^{20}Ne+\alpha\rightarrow ^{24}Mg+\gamma$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Al termine della combustione di elio ci si attende essenzialmente | ||
+ | una miscela di $^{12}C$ e $^{16}O$ con tracce più o meno | ||
+ | consistenti di [[wp.it> | ||
+ | attorno ai $10^8 K$ per milioni di anni, riescono così a | ||
+ | superare tramite la reazione 3$\alpha$ il limite imposto alla | ||
+ | veloce nucleosintesi cosmologica dalla mancanza di nuclei stabili | ||
+ | con A=5, 8. | ||
+ | |||
+ | Le reazioni di combustione di elio sin qui discusse sono le uniche | ||
+ | rilevanti per quel che riguarda il contributo al fabbisogno | ||
+ | energetico di una struttura stellare. E' peraltro da notare come | ||
+ | alle temperature di combustione dell' | ||
+ | (anche come prodotto di una precedente combustione CNO) sia in | ||
+ | grado anch' | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^{14}N+\alpha\rightarrow ^{18}F+\gamma$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | seguita dal decadimento | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^{18}F\rightarrow ^{18}O+e^++\nu$$ | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | innescando una catena di reazioni che qui di seguito | ||
+ | riportiamo in una notazione alternativa di immediata | ||
+ | interpretazione | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | $$^{14}N(\alpha, | ||
+ | \\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Ricordiamo che in una stella ricca di metalli quale il | ||
+ | [[wp.it> | ||
+ | $Z\sim0.02$, | ||
+ | è dell' | ||
+ | rilevanza energetica di tale reazione a fronte della combustione | ||
+ | $3\alpha$. E' peraltro da notare che il completamento della catena | ||
+ | implica che per ogni nucleo CNO originalmente presente nel gas | ||
+ | stellare venga liberato un [[wp.it> | ||
+ | $Z\sim0.02$ - corrisponde a $\sim10^{21}$ neutroni liberati per | ||
+ | grammo di materia. | ||
+ | |||
+ | Poichè i neutroni non risentono della repulsione coulombiana, | ||
+ | essi tendono ad essere catturati dai nuclei circostanti, | ||
+ | vengono così a fungere da //nuclei seme// per la costruzione | ||
+ | di elementi a numero atomico sempre più alto. Proprio un simile | ||
+ | processo contribuisce alla formazione degli elementi più pesanti | ||
+ | del [[wp.it> | ||
+ | prodotti in combustioni termonucleari quiescenti. | ||
+ | </ | ||
+ | \\ | ||
+ | ---- | ||
+ | \\ | ||
+ | ~~DISQUS~~ | ||
c04/combustione_elio.txt · Ultima modifica: 29/05/2023 10:58 da marco