E = m c 2, la luce della conoscenza
Dopo applicazioni belliche, la bomba H, e civili, i reattori a fissione, vediamo “la luce” dell’equazione più famosa della fisica.
Le stelle sono enormi masse di gas che collassano per la propria attrazione gravitazionale: più s’addensano, più aumentano pressione e temperatura. Capita così che nuclei atomici si trovino abbastanza vicini da vincere la mutua repulsione elettrica: in quell’istante scatta un’attrazione talmente intensa da farli unire in un processo (fusione) che trasformaparte della loro massa in energia. Esplosioni, quest’ultime, che bilanciano il collasso rendendo le stelle sistemi in equilibrio dinamico estremamente brillanti.
Ed ecco qualche curiosità.
Se il processo con cui le stelle emettono energia non fosse la fusione nucleare ma la combustione, esse avrebbero impiegato pochi millenni per spegnersi e mai ci sarebbe stata vita sulla Terra.
Solo se la massa che collassa è abbastanza grande le forze in gioco riescono a vincere la repulsione tra i nuclei e la stella si “accende”. Poiché la repulsione dipende dalla grandezza del nucleo stesso, è più facile avere stelle che “bruciano” idrogeno (l’elemento più leggero in natura) che stelle che hanno come carburante l’ossigeno. Capita così che grandi masse di gas non lo siano abbastanza da accendersi (pensate per esempio a Giove) o che alcune stelle (come il Sole) siano abbastanza grandi da trasformare l’idrogeno in elio e poi l’elio in litio, ma non abbastanza da continuare questa catena di reazioni, giungendo quindi ad una lenta estinzione. Può anche succedere che alcune stelle siano tanto massicce da dar vita a reazioni sempre più violente, coinvolgendo elementi sempre più pesanti, sino a esplodere in lampi di luce più brillanti di una galassia che le rendono visibili anche di giorno: ecco le supernovae, esplosioni che generano gli elementi più pesanti in natura, proiettandoli a milioni di anni luce di distanza.
La luce che si libera nel centro delle stelle durante la fusione nucleare impiega migliaia di anni prima di riuscire ad emergere in superfice. Nel caso del Sole, quella stessa luce impiega 8 minuti per raggiungerci, mentre per quanto riguarda altre stelle può impiegare milioni di anni o più. Quando quindi guardiamo un tramonto dovremmo esclamare “guarda che bel tramonto …che era!” e quando ammiriamo il cielo stellato dobbiamo essere consci che stiamo guardando nel passato e che forse quelle stelle non ci sono più.
Infine, il nostro sole “va ad idrogeno”, per ora, ma quando comincerà a bruciare elio, a causa della violenza della fusione nucleare, aumenterà le sue dimensioni tanto da inglobare Mercurio, Venere e forse anche Terra, trasformandosi in una Gigante Rossa e mettendo fine alla vita sul nostro pianeta. Per fortuna non stiamo parlando di domani.
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Il presente articolo (ultimo di una trilogia) è stato pubblicato sulla rubrica “Fisica? Un gioco.” – Sapere, ottobre 2016 – ed. Dedalo.
Sì, ma quella è l’equazione con massa a riposo.Dovresti mettere un pedice ‘0’ all’energia E.
Mi piace la pedanza! ;-) te lo dice un pedante…e hai ragione…
Ma a suo tempo, quando scrissi l’articolo, ci interrogammo sul target (divulgativo) e su come l’equazione è (ri)conosciuta. Credo che in questo contesto la “confusione” con la massa a riposo non crei problemi (dato target e obiettivo). Ma, ripeto, apprezzo l’appunto!