Al centro del nostro sistema solare c’è un enorme generatore nucleare. La Terra ruota attorno a questo massiccio corpo a una distanza media di 93 milioni di miglia (149,6 milioni di chilometri). Si tratta di una stella che chiamiamo il sole. Il sole ci fornisce l’energia necessaria per la vita. Ma potrebbero gli scienziati creare una versione miniaturizzata qui sulla Terra?
Non solo è possibile, ma è già stato fatto. Se pensi a una stella come a una macchina a fusione nucleare, l’umanità ha duplicato la natura delle stelle sulla Terra. Ma questa rivelazione ha delle precisazioni. Gli esempi di fusione qui sulla Terra sono su piccola scala e durano al massimo solo pochi secondi.
Per capire come gli scienziati possano creare una stella, è necessario capire di cosa sono fatte le stelle e come funziona la fusione. Il sole è composto per circa il 75% di idrogeno e il 24% di elio. Gli elementi più pesanti costituiscono l’ultimo percentuale 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. Questo non è un fatto banale. Il nucleo di un atomo di idrogeno è un solo protone. Per fondere due protoni insieme è necessaria energia sufficiente per superare la forza elettromagnetica. Questo perché i protoni sono carichi positivamente. Se sei familiare con i magneti, sai che cariche simili si respingono a vicenda. Ma se hai abbastanza energia per superare questa forza, puoi fondere i due nuclei in uno.
Ciò che rimane dopo questa fusione iniziale è il deuterio, un isotopo dell’idrogeno. Si tratta di un atomo con un protone e un neutrone. Fondendo il deuterio con l’idrogeno si crea elio-3. Fondendo due atomi di elio-3 si crea elio-4 e due atomi di idrogeno. Se si scompongono tutti questi elementi, essenzialmente significa che quattro atomi di idrogeno si fondono per creare un singolo atomo di elio-4.
E qui entra in gioco l’energia. Un atomo di elio-4 ha meno massa di quattro atomi di idrogeno in modo collettivo. Quindi dove va questa massa in più? Viene convertita 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 più piccola particella è equivalente a un’enorme quantità di energia.
Quindi come possono gli scienziati creare una stella?
Le caratteristiche di una stella
Il 1 novembre 1952 gli Stati Uniti riuscirono a creare abbastanza energia da superare la forza elettromagnetica, grazie a Ivy Mike, la prima bomba all’idrogeno del mondo, che esplose sull’isola di Elugelab. Questa bomba aveva due stadi: il primo era una bomba a fissione. La fissione è il processo di divisione di un nucleo ed è il tipo di bomba che gli Stati Uniti usarono su Nagasaki e Hiroshima per porre fine alla Seconda Guerra Mondiale.
L’elemento a fissione di Ivy Mike era necessario per creare la massiccia quantità di energia richiesta per superare la forza elettromagnetica dell’idrogeno e fondere il suo nucleo in elio. Il calore dell’esplosione iniziale si trasferì attraverso il rivestimento di piombo della bomba in un contenitore contenente deuterio liquido. Una barra di plutonio all’interno del contenitore fungeva da innesco per la reazione di fusione.
L’esplosione risultante era di 10,4 megatoni. Ossia, ha completamente distrutto l’isola, lasciando dietro di sé un cratere di 164 piedi di profondità (quasi 50 metri) e 1,2 miglia (1,9 chilometri) di diametro [fonte: Istituto Brookings]. Per un breve momento, l’uomo aveva domato il potere delle stelle per creare un’arma di potenza immensa. L’era termonucleare era iniziata.
Oggi laboratori di tutto il mondo stanno cercando di trovare un modo per sfruttare la fusione come fonte di energia. Se riusciranno a creare reazioni sostenibili e controllabili, gli scienziati potranno utilizzare la fusione per fornire quantità massive di energia per milioni di anni. Non manca il carburante: l’idrogeno è abbondante e gli oceani contengono grandi quantità di deuterio.
Ma arrivare al punto in cui possiamo sfruttare la fusione per l’energia richiederà anni di ricerca e miliardi di dollari di risorse. La quantità di energia necessaria 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 esplorando l’uso di massicci laser come metodo per innescare un evento di fusione. Altri stanno esplorando opzioni con il plasma, il quarto stato della materia. Ma nessuno ha ancora scoperto il segreto.
Dunque, possiamo creare una stella sulla Terra, almeno per un breve periodo. Ma resta da vedere se saremo in grado di mantenere una tale creazione e sfruttare la sua energia straordinaria.
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