2019: ANNO INTERNAZIONALE DELLA TAVOLA PERIODICA
di Sergio Cristallo
Ovviamente, la nucleosintesi cosmica non si riduce agli elementi precedentemente descritti. Infatti, nelle stelle con massa sufficientemente
grande (almeno 10 volte la massa del Sole), la temperatura centrale è sufficientemente alta da innescare una nutrita sequenza di cattura di particelle α. Di conseguenza, elementi sempre più pesanti vengono sintetizzati:
neon (20Ne), magnesio (24Mg), silicio (28Si), zolfo (32S),
argon
(36Ar), calcio (40Ca), titanio (44Ti), cromo (48Cr), ferro (52Fe) ed
infine nichel (56Ni). Quest’ultimo isotopo è instabile e decade, in circa 70 giorni,
nel suo isobaro stabile 56Fe (passando attraverso il 56Co).
Come si può vedere in Figura 6, il ferro possiede una tra le più basse masse nucleari medie per nucleone
(detto in modo diverso: è tra i nuclei più stabili,
perché possiede una grande energia di legame per nucleone). In pratica, significa che la produzione di isotopi più pesanti del 56Fe attraverso processi nucleari tra particelle cariche (come quelli precedentemente
descritti) richiede energia, invece di produrne (il processo in questo caso si dice “endoenergetico”). Inoltre, all’aumentare della carica dei reagenti (ossia il numero di protoni dei due nuclei), aumenta anche la
loro repulsione Coulombiana. Di conseguenza, non è possibile produrre elementi più pesanti del ferro attraverso reazioni tra particelle cariche.
Figura 6: LA STABILITA' DEGLI ELEMENTI CHIMICI
Una soluzione alternativa potrebbe venire dalla fissione nucleare.
Mentre in un processo di fusione due nuclei si fondono per crearne uno più grande, nella fissione avviene esattamente il contrario, ossia un nucleo pesante si scompone in componenti più piccole, liberando energia
(questo principio fisico è alla base del funzionamento dei reattori nucleari).
Il problema è che il processo di fissione richiede la presenza di nuclei instabili molto pesanti (i cosiddetti Attinidi),
che sono proprio gli elementi che vorremo produrre. Quindi nemmeno la fissione risolve il problema.
Quanto sopra asserito è confermato dalla distribuzione degli elementi osservati sulla superficie del Sole (precedentemente descritta in
Figura 3).
Come si può notare, in corrispondenza del ferro si ha un vero e proprio picco (dopo idrogeno, elio, ossigeno e carbonio, infatti, il ferro è l’elemento più abbondante nell’Universo).