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c04:le_combustioni_avanzate

4.8 Le combustioni avanzate

Considerando ancora una volta gli effetti della repulsione coulombiana, si trova che innalzando la temperatura a <tex>$7-8 * 10^8 K$</tex> diviene efficiente la combustione del carbonio

$^{12}C+^{12}C\rightarrow^{20}Ne+\alpha \ \ \ \sim50\% \ Q=4.6 MeV$

$ \ \ \ \ \ \ \rightarrow^{23}Na+p \ \ \ \sim50\% \ \ \ Q=2.2 MeV$

$ \ \ \ \ \ \ \rightarrow^{23}Mg+n \ \ \ rara \ \ \ Q=-2.6 MeV$

$ \ \ \ \ \ \ \rightarrow^{24}Mg+\gamma \ \ \ molto \ rara \ \ \ Q=13.9 MeV$

$ \ \ \ \ \ \ \rightarrow^{16}O+2\alpha \ \ \ sporadica \ \ \ Q=-0.1 MeV$

Si noti come all'aumentare della complessità del nucleo composto diventino sempre più probabili canali di fragmentazione con emissione di protoni, neutroni o particelle $\alpha$ a confronto del decadimento nello stato fondamentale.

Poichè siamo a temperature molto più alte di quelle tipiche per la combustione dell'idrogeno o dell'elio, i protoni e le particelle $\alpha$ prodotte reagiscono immediatamente con molti dei nuclei circostanti. Tra le molte reazioni possibili, e di cui sarà necessario tenere dovuto conto, segnaliamo ad esempio una catena di reazioni che può portare un ulteriore contributo alla produzione di neutroni

$$^{12}C(p,\gamma)^{13}N(e^+\nu)^{13}C(\alpha,n)^{16}O$$

Innalzando ancora la temperatura, a $T\sim1.5 * 10^9 K$ i fotoni sono così energetici che la successiva combustione del neon viene in realtà innescata da un processo di fotodisintegrazione

$^{20}Ne+\gamma \rightarrow ^{16}O + \alpha$

e le particelle $\alpha $ così prodotte reagiscono con lo stesso neon o con il $^{23}Na$ prodotto della precedente combustione del carbonio

$^{20}Ne+\alpha \rightarrow ^{24}Mg + \gamma$

$^{23}Na + \alpha \rightarrow ^{26}Mg + p$

dando di nuovo inizio a tutta una serie di reazioni che possono portare alla formazione di alluminio, silicio, fosforo.

A $T\sim 2 * 10^9 K$ diviene possibile la fusione diretta di due atomi di ossigeno

$^{16}O+^{16}O\rightarrow^{28}Si+\alpha \ \ \ \sim45\% \ \ \ Q=9.6 MeV$

$ \ \ \ \ \ \rightarrow^{31}P+p \ \ \ \sim45\% \ \ \ Q=7.7 MeV$

$ \ \ \ \ \ \rightarrow^{31}P+n \ \ \ \sim10\% \ \ \ Q=1.5 MeV$

$ \ \ \ \ \ \rightarrow^{32}S+\gamma \ \ \ molto \ rara \ \ \ Q=16.5 MeV$

$ \ \ \ \ \ \rightarrow^{24}Mg+2\alpha \ sporadica \ Q=-0.4 MeV$

i cui prodotti danno di nuovo origine a tutta una serie di reazioni che possono giungere sino al $^{46}Ti$ (titanio).

All'ulteriore aumentare della temperatura iniziano a dominare i processi di fotodisintegrazione e di ricattura delle particelle prodotte che conducono ad un equilibrio dinamico in cui l'abbondanza dei vari nuclei è regolata dalle rispettive energie di legame. Da tali processi di equilibrio emerge come specie dominante il nucleo più legato, il ferro, termine delle possibili reazioni esoenergetiche di cui qui ci siamo interessati.





c04/le_combustioni_avanzate.txt · Ultima modifica: 02/11/2017 16:02 da marco