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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
<tex>
$^{12}C+^{12}C\rightarrow^{20}Ne+\alpha \ \ \ \sim50\% \ Q=4.6 MeV$
</tex>
<tex>
$ \ \ \ \ \ \ \rightarrow^{23}Na+p \ \ \ \sim50\% \ \ \ Q=2.2 MeV$
</tex>
<tex>
$ \ \ \ \ \ \ \rightarrow^{23}Mg+n \ \ \ rara \ \ \ Q=-2.6 MeV$
</tex>
<tex>
$ \ \ \ \ \ \ \rightarrow^{24}Mg+\gamma \ \ \ molto \ rara \ \ \ Q=13.9 MeV$
</tex>
<tex>
$ \ \ \ \ \ \ \rightarrow^{16}O+2\alpha \ \ \ sporadica \ \ \ Q=-0.1 MeV$
</tex>
Si noti come all'aumentare della complessità del
nucleo composto diventino sempre più probabili canali di
fragmentazione con emissione di protoni, neutroni o particelle
<tex>$\alpha$</tex> 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 <tex>$\alpha$</tex> 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
<tex>
$$^{12}C(p,\gamma)^{13}N(e^+\nu)^{13}C(\alpha,n)^{16}O$$
</tex>
Innalzando ancora la temperatura, a <tex>$T\sim1.5 * 10^9 K$</tex> i fotoni
sono così energetici che la successiva combustione del neon
viene in realtà innescata da un processo di fotodisintegrazione
<tex>
$^{20}Ne+\gamma \rightarrow ^{16}O + \alpha$
</tex>
e le particelle <tex>$\alpha $</tex> così prodotte
reagiscono con lo stesso neon o con il <tex>$^{23}Na$</tex> prodotto della
precedente combustione del carbonio
<tex>
$^{20}Ne+\alpha \rightarrow ^{24}Mg + \gamma$
</tex>
<tex>
$^{23}Na + \alpha \rightarrow ^{26}Mg + p$
</tex>
dando di nuovo inizio a tutta una serie di reazioni
che possono portare alla formazione di alluminio, silicio,
fosforo.
A <tex>$T\sim 2 * 10^9 K$</tex> diviene possibile la fusione diretta di due
atomi di ossigeno
<tex>
$^{16}O+^{16}O\rightarrow^{28}Si+\alpha \ \ \ \sim45\% \ \ \ Q=9.6
MeV$
</tex>
<tex>
$ \ \ \ \ \ \rightarrow^{31}P+p \ \ \ \sim45\% \ \ \ Q=7.7 MeV$
</tex>
<tex>
$ \ \ \ \ \ \rightarrow^{31}P+n \ \ \ \sim10\% \ \ \ Q=1.5 MeV$
</tex>
<tex>
$ \ \ \ \ \ \rightarrow^{32}S+\gamma \ \ \ molto \ rara \ \ \ Q=16.5 MeV$
</tex>
<tex>
$ \ \ \ \ \ \rightarrow^{24}Mg+2\alpha \ sporadica \ Q=-0.4 MeV$
</tex>
i cui prodotti danno di nuovo origine a
tutta una serie di reazioni che possono giungere sino al
<tex>$^{46}Ti$</tex> (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.
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