Fantafisica: senza tunnel quantistico

Testo

Nel Sole la fusione protone-protone avviene grazie all’effetto tunnel quantistico, che permette ai protoni di superare la barriera coulombiana nonostante l’energia termica relativamente bassa. Cosa accadrebbe al Sole se l’effetto tunnel fosse improvvisamente disattivato?

Soluzione

Alla temperatura del nucleo solare ($\sim 1{,}5\cdot 10^7\ \text{K}$) l’energia cinetica media dei protoni è circa mille volte troppo piccola per superare classicamente la barriera coulombiana che li respinge. La fusione può avvenire solo perché i protoni “attraversano” la barriera grazie all’effetto tunnel quantistico.

Se il tunnel fosse disattivato, praticamente nessuna coppia di protoni riuscirebbe più a fondere: la produzione di energia nucleare nel nucleo si arresterebbe del tutto.

Venendo a mancare l’energia generata al centro, la pressione (termica e di radiazione) non riuscirebbe più a bilanciare il peso degli strati esterni. Il nucleo comincerebbe a contrarsi sotto la propria gravità, collassando verso uno stato degenere e freddo (una sorta di nana bruna/bianca). La stella smetterebbe di brillare.

$\ev{\text{niente tunnel}\Rightarrow\text{niente fusione}\Rightarrow\text{contrazione gravitazionale del Sole}}$

Collegamenti

Argomenti: Fisica nucleare Concetti: Fusione nucleare Competenze: Analisi di casi limite e fantafisica