Le reazioni termonucleari delle stelle

A temperatura ordinaria, in un gas, le particelle sono neutre; viceversa a temperatura superiore a qualche eV, poichè le singole particelle tendono a dissociarsi negli elementi costitutivi (ioni ed elettroni) il gas si trasforma in una miscela di particelle cariche, cioè unplasma .

Il plasma, costituisce il 99% della materia di cui e' composto l' Universo e quindi è detto anche: "quarto stato della materia".  E' il principale costituente delle stelle e del sole. Nel sole, che ha una temperatura interna di 14 milioni di gradi, la reazione di fusione di nuclei di idrogeno (reazione protone-protone) è responsabile  di gran parte dell'energia che giunge fino a noi sotto forma di calore e di luce (e di neutrini solari).

In stelle più calde o di massa maggiore prevalgono altre reazioni. A temperature intorno ai 15-20 milioni di gradi queste reazioni si basano  sul ciclo del carbonio in cui il C¹² funge da catalizzatore per la fusione di  4 protoni in  un nucleo di He⁴ ,due positroni, due neutrini, e  un gamma, con  sviluppo di   26.63 MeV di energia ( di cui il 5%  è associata ai neutrini prodotti).
Il problema dell'evoluzione stellare è governato dall'energia da fusione e dall'energia gravitazionale: in una stella molto giovane composta da atomi di idrogeno, l'energia gravitazionale è dominante, la stella si contrae,  aumenta la sua  temperatura e la sua  densità finchè diventano importanti le reazioni di fusione con liberazione di energia.
Si verificano in sequenza stadi gravitazionali e nucleari a temperature e densità crescenti e vengono bruciati nuclei con carica crescente, fino ai nuclei di ferro per i quali l'energia di legame presenta un massimo. A questo punto le reazioni  nucleari assorbono energia anzichè produrla.

Photograph of solar flares

Per ottenere la reazione di fusione, il plasma  di idrogeno deve esser confinato in uno spazio limitato: nel sole questo si verifica ad opera delle enormi forze gravitazionali in gioco. Inoltre, il processo di fusione, nel sole, avviene con estrema lentezza, ragione per cui esso brilla da miliardi di anni.