CULTURA

La Fabbrica delle Stelle: tappi, nuclei e scatole da scarpe

Nelle puntate precedenti…

Dal Giardino della Biodiversità dell’Università di Padova il nostro viaggio alla scoperta della Fabbrica delle Stelle ci ha portato nell’isola di Principe, al largo della costa occidentale dell’Africa. Proprio lì l’astrofisico Arthur Eddington compì nel 1919 delle osservazioni di un’eclissi totale di sole che costituirono le prime verifiche sperimentali della teoria della relatività generale di Albert Einstein. Eddington, oltre che per queste osservazioni, è famoso anche per aver per primo spiegato il processo fisico della fusione nucleare dell’idrogeno nel sole. Dove ancora c’entra Einstein, dato che la conversione di energia di legame nucleare nel processo di fusione è regolata proprio dalla famosa equazione E = mc2.

In questa puntata

Reattore fai da te con materiali riciclati? Quasi….Grazie ai tappi di bottiglie di plastica, gentilmente procurati da Ilaria, nella terza puntata de La Fabbrica delle Stelle Piero Martin simula il processo di fusione termonucleare utilizzando una scatola da scarpe e proprio i tappi.

Per far avvenire il processo di fusione è necessario riscaldare a temperature molto elevate i nuclei di idrogeno, per superare la naturale forza repulsiva (chiamata repulsione di Coulomb) che c’è tra di loro. Entrambi infatti sono carichi positivamente e per via di questa forza elettrostatica tendono a respingersi. Se però arrivano a essere sufficientemente vicini subiscono l’effetto delle forze nucleari attrattive che tendono ad aggregarli. Il modo per avvicinarli a sufficienza è riscaldarli fino a milioni di gradi Kelvin. A queste temperature la materia raggiunge il cosiddetto stato di plasma, che è appunto il combustibile della fusione. Gli scienziati puntano a riscaldare il plasma dei futuri reattori a fusione fino a 150 milioni di gradi.

All’aumentare della temperatura aumenta anche la velocità delle particelle del plasma e le collisioni tra loro, che avvengono con moti casuali, fanno sì che si fondano.

Per mostrare come i nuclei degli isotopi dell’idrogeno si fondono, Piero Martin esegue un simpatico esperimento all’interno dell’aula Rostagni del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova. Un esperimento che ha visto fare ad una maestra elementare americana. Piero usa i tappi, sulla cui sommità ha incollato dei pezzi di velcro®: i bianchi simulano il deuterio, i verdi il trizio. Agitando la scatola in cui entrano separati, si simula l’agitazione termica delle particelle, che arrivano a collidere tra loro. Riaperta la scatola, si vede come i tappi bianchi e verdi si siano incollati l’uno con l’altro, ovvero si siano fusi.

Per ottenere lo stesso risultato con veri nuclei di deuterio e trizio occorre una scatola molto particolare, di cui parleremo nelle prossime puntate.

La Fabbrica delle Stelle, terzo episodio: "Tappi, nuclei e scatole da scarpe". Riprese e montaggio di Elisa Speronello; responsabile produzione: Francesco Suman


LA FABBRICA DELLE STELLE

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