Da “Corso di geografia generale” – Filippini, Bignami, Marinoni - 2001
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Nucleosintesi dei nuclei pesanti
Gli elementi oltre il ferro nella tavola periodica non possono formarsi tramite la normale fusione nucleare che avviene nelle stelle. Fino al nichel, la fusione è un processo
esoergonico (cioè produce energia) quindi avviene spontaneamente. Gli elementi del "gruppo del ferro" sono quelli che possiedono l'energia di legame maggiore, per cui la
fusione di elementi per creare nuclei con numero di massa superiore a quello del nichel non può avvenire perché assorbirebbe energia. In realtà, il 52Fe può catturare un nucleo di
elio per dare 56Ni ma è l'ultimo passaggio nella catena di cattura dell'elio.
Il flusso di neutroni all’interno di una stella può produrre isotopi più pesanti tramite la cattura di neutroni da parte di nuclei. Gli isotopi così prodotti sono generalmente instabili,
così si realizza un equilibrio dinamico che determina il verificarsi di qualsiasi guadagno netto in numero di massa. La probabilità per la creazione di un isotopo è solitamente
definita in termini di una "sezione" per tali processi, ciò ha rivelato che c’è una sezione sufficiente per la cattura di neutroni per creare isotopi fino al bismuto-209 (il più pesante
isotopo stabile conosciuto). La produzione di altri elementi come rame, argento, oro, zirconio e piombo si ritiene avvenga tramite cattura neutronica. Ciò è detto "processo s"
dagli astronomi, che sta per "slow neutron capture" (letteralmente: "cattura lenta di neutroni"). Per isotopi più pesanti del 209Bi, il processo s sembra non funzionare. L’attuale
opinione è che tali isotopi sarebbero formati nelle enormi esplosioni conosciute come supernove. Nelle esplosioni di supernove, viene prodotto un grande flusso di neutroni ad
alta energia e i nuclei bombardati con tali neutroni aumentano la loro massa un’unità alla volta per produrre i nuclei pesanti. Questo processo apparentemente procede molto
rapidamente, durante queste esplosioni, ed è chiamato "processo r" che sta per "rapid neutron capture" (letteralmente: "cattura rapida di neutroni"). Tale processo deve avvenire
molto rapidamente, in modo che i prodotti intermedi non abbiano il tempo di decadere.
Con un ampio eccesso di neutroni, questi nuclei si disintegrerebbero nuovamente in nuclei più leggeri se non fosse che il grande flusso di neutrini rende possibile la conversione
di neutroni in protoni secondo la forza debole nei nuclei.
Gli strati contenenti gli elementi pesanti possono essere espulsi dalla esplosione della supernova, e fornire la materia prima di elementi pesanti nelle distanti nuvole di idrogeno
che poi condenseranno per formare nuove stelle.
