Interni solari © 2010 HowStuffWorks.com Al centro del nostro sistema solare c'è un enorme generatore nucleare. La Terra ruota attorno a questo corpo massiccio a una distanza media di 93 milioni di miglia (149,6 milioni di chilometri). È una stella che chiamiamo sole. Il sole ci fornisce l'energia necessaria per la vita. Ma gli scienziati potrebbero creare una versione miniaturizzata qui sulla Terra?
Non è solo possibile, è già stato fatto. Se pensi a una stella come a una macchina per la fusione nucleare, l'umanità ha duplicato la natura delle stelle sulla Terra. Ma questa rivelazione ha delle qualificazioni. Gli esempi di fusione qui sulla Terra sono su piccola scala e durano al massimo pochi secondi.
Per capire come gli scienziati possono creare una stella, è necessario imparare di cosa sono fatte le stelle e come funziona la fusione. Il sole è composto da circa il 75% di idrogeno e il 24% di elio. Gli elementi più pesanti costituiscono la percentuale finale della massa del sole. Il nucleo del sole è intensamente caldo:le temperature sono superiori a 15 milioni di gradi Kelvin (quasi 27 milioni di gradi Fahrenheit o poco meno di 15 milioni di gradi Celsius).
A queste temperature, gli atomi di idrogeno assorbono così tanta energia che si fondono insieme. Questa non è una cosa banale. Il nucleo di un atomo di idrogeno è un singolo protone. Per fondere insieme due protoni è necessaria energia sufficiente per superare la forza elettromagnetica. Questo perché i protoni sono carichi positivamente. Se hai familiarità con i magneti, sai che cariche simili si respingono. Ma se hai abbastanza energia per vincere questa forza, puoi fondere i due nuclei in uno.
Quello che ti rimane dopo questa fusione iniziale è deuterio , un isotopo dell'idrogeno. È un atomo con un protone e un neutrone. La fusione del deuterio con l'idrogeno crea elio-3. La fusione di due atomi di elio-3 crea elio-4 e due atomi di idrogeno. Se rompi tutto questo, significa essenzialmente che quattro atomi di idrogeno si fondono per creare un singolo atomo di elio-4.
È qui che entra in gioco l'energia. Un atomo di elio-4 ha meno massa di quattro atomi di idrogeno collettivamente. Allora, dove va quella massa in più? Viene convertito in energia. E come ci dice la famosa equazione di Einstein, l'energia è uguale alla massa di un oggetto moltiplicata per la velocità della luce al quadrato. Ciò significa che la massa della particella più piccola è equivalente a un'enorme quantità di energia.
Quindi, come possono gli scienziati creare una stella?
Il reattore a fusione National Spherical Torus Experiment presso il laboratorio di fisica del plasma dell'Università di Princeton. AP Photo/Laboratorio di fisica del plasma della Princeton University Creare abbastanza energia per superare la forza elettromagnetica non è facile, ma gli Stati Uniti sono riusciti a farlo il 1 novembre. 1952. Fu allora che Ivy Mike, la prima bomba all'idrogeno al mondo, fatto esplodere sull'isola di Elugelab. La bomba ha avuto due fasi. Il primo stadio era una bomba a fissione. fissione è il processo di scissione di un nucleo. È il tipo di bomba che gli Stati Uniti hanno usato su Nagasaki e Hiroshima per porre fine alla seconda guerra mondiale.
L'elemento bomba a fissione di Ivy Mike era necessario per creare l'enorme quantità di energia necessaria per superare la forza elettromagnetica dell'idrogeno per fonderlo in elio. Il calore dell'esplosione iniziale si è trasferito attraverso l'involucro di piombo della bomba in un pallone contenente deuterio liquido. Un'asta di plutonio all'interno del pallone fungeva da accensione per la reazione di fusione.
L'esplosione risultante aveva una dimensione di 10,4 megatoni. Ha completamente cancellato l'isola, lasciandosi dietro un cratere profondo 164 piedi (quasi 50 metri) e 1,2 miglia (1,9 chilometri) di diametro [fonte:Brookings Institution]. Per un breve momento, l'uomo aveva sfruttato il potere delle stelle per creare un'arma di immenso potere. L'era termonucleare era iniziata.
I laboratori di tutto il mondo stanno ora cercando di trovare un modo per sfruttare la fusione come fonte di energia. Se riescono a trovare un modo per creare reazioni sostenibili e controllabili, gli scienziati potrebbero usare la fusione per fornire enormi quantità di energia per milioni di anni. Non c'è carenza di carburante:l'idrogeno è abbondante e gli oceani contengono grandi quantità di deuterio.
Ma arrivare al punto in cui possiamo sfruttare la fusione per ottenere energia richiederà anni di ricerca e miliardi di dollari in risorse. La quantità di energia richiesta per avviare la fusione unita all'intenso calore creato dall'evento rende difficile costruire una struttura in grado di contenere una reazione. Alcuni scienziati stanno esaminando i laser massicci come un modo per innescare un evento di fusione. Altri stanno esplorando le opzioni con il plasma, il quarto stato della materia. Ma nessuno ha ancora svelato il segreto.
Così, possiamo creare una stella sulla Terra, almeno per un breve periodo. Ma resta da vedere se possiamo sostenere una tale creazione e sfruttare la sua incredibile energia.
Scopri di più sulle stelle e sull'energia seguendo i link nella pagina successiva.
Questa è la fusione fredda, BambinoMentre l'uso del calore per superare la forza elettromagnetica è un modo per ottenere la fusione, alcuni scienziati stanno studiando la possibilità di utilizzare reazioni chimiche e nucleari che non richiedono un calore così intenso. È chiamato fusione fredda . Ma la fusione fredda ha un problema di pubbliche relazioni:un esperimento iniziale (apparentemente riuscito) è diventato in seguito oggetto di scherno e accuse di frode e incompetenza. La fusione fredda potrebbe essere ancora una possibilità, ma gli scienziati dovranno lavorare molto duramente per convincere gli scettici.
