LA FUSIONE NUCLEARE

Fin dalla sua nascita, avvenuta come detto in precedenza quattro miliardi e seicento milioni di anni fa, il Sole emette continuamente nello spazio una grandissima quantità di energia e si ritiene che farà altrettanto per i prossimi cinque miliardi di anni. Si capisce allora che il meccanismo attraverso il quale la nostra stella genera quest’immensa mole energetica deve avere una efficienza straordinaria.
Questo meccanismo è stato scoperto e ben compreso solo in tempi relativamente recenti, negli anni a cavallo del 1930.
Il Sole è composto in prevalenza da idrogeno, il materiale più leggero e diffuso del nostro universo. Nella regione centrale del Sole regnano sovrane pressioni e temperature elevatissime; in queste condizioni estreme i nuclei degli atomi di idrogeno (cioè i singoli protoni) sono soggetti a violentissimi urti a causa dei quali i nuclei in questione possono unirsi fra loro (cioè fondere) e formare nuclei di atomi più pesanti. Questo fenomeno si chiama fusione nucleare.
Un tipico processo di fusione nucleare che avviene all’interno del Sole è la cosiddetta catena protone-protone in cui quattro nuclei di atomi di idrogeno (cioè quattro protoni) si uniscono (cioè fondono) e formano un nucleo di atomo di elio.
Analizzando con cura il fenomeno tutti ci aspetteremmo che la massa del nucleo di elio risultante sia uguale alla somma delle masse dei quattro protoni che hanno contribuito a formarlo.
In realtà non è così; il nucleo di elio risulta leggermente più leggero dei quattro protoni e, a questo punto, giunge spontanea la domanda: che fine ha fatto la massa mancante?
Una delle conseguenze più importanti della teoria della relatività ristretta, pubblicata da Albert Einstein (1879 - 1955) nel 1905, è che materia ed energia sono equivalenti e possono, in certe condizioni, essere convertite l’una nell’altra secondo la celeberrima formula:

E = mc²

dove E rappresenta l’energia, m la mssa e c la velocità della luce (299.792,458 chilometri al secondo).
Ecco quindi la risposta alla domanda che avevamo lasciato in sospeso: la massa mancante si è trasformata in energia.
Da quella formula traspare in modo chiarissimo anche la grande efficienza di questo processo di conversione; infatti la costante di proporzionalità fra massa ed energia è il quadrato della velocità della luce che è un numero grandissimo. E’ quindi sufficiente una minima quantità di materia per generare una immensa quantità di energia.
Da molti anni sono in corso studi e ricerche per lo sfruttamento pacifico della fusione nucleare per la produzione di energia elettrica; le difficoltà derivano dall’esigenza di riprodurre in ambiente terrestre le condizioni di pressione e temperatura esistenti al centro del Sole.
Dopo un periodo di facili entusiasmi, culminato nel 1989 con l’annuncio della scoperta della fusione fredda (un tipo di fusione, che avverrebbe a temperatura ambiente grazie all’aiuto di particolari catalizzatori, osservata da un chimico inglese e da uno americano e mai più riprodotta in laboratorio), le prospettive di un prossimo utilizzo industriale della fusione nucleare sono molto meno rosee.
Inutile sottolineare l’importanza di queste ricerche: a meno di nuove e rivoluzionarie scoperte scientifiche o del rinvenimento di nuovi e imponenti giacimenti petroliferi, la fusione nucleare sarà l’unica fonte di energia in grado di far fronte alla domanda mondiale da parte di una popolazione in continua crescita in un futuro che non è poi così lontano.
Le riserve mondiali di combustibili fossili stanno diminuendo ad una velocità preoccupante; secondo alcuni ricercatori con i ritmi di consumo attuale (destinati inevitabilmente ad aumentare) il greggio si esaurirà nel giro di quaranta anni mentre gas naturale e carbone faranno la stessa fine rispettivamente fra sessanta e duecento anni.
Sul fronte militare le cose sono andate decisamente meglio (come avviene sempre in questi casi); il primo ordigno basato sulla fusione nucleare, denominato bomba all’idrogeno o bomba H’ e dotato di un potere distruttivo senza precedenti, è stato fatto esplodere dagli Stati Uniti nel 1951 a soli sei anni dall’esplosione della prima bomba atomica (1945) e a nove anni dall’innesco della prima reazione a catena controllata (1942).
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