sábado, 6 de junio de 2009

¿Qué es lo que mejor hace una estrella? 2

Ya vimos en la entrada anterior de la serie (¿Qué es lo que mejor hace una estrella? I) como es que una partícula cuántica puede lograr acercarse mucho a otra de la misma carga, venciendo la fuerza de repulsión electromagnética. Vimos como se pueden dar en el centro del Sol las condiciones para que se dé el tunelaje cuántico (aunque la probabilidad de tunelaje es reducida, con un porcentaje modesto se puede generar suficiente energía para una estrella).

Entonces veremos que es lo que pasa dentro del Sol. En primer lugar veremos rápidamente los núcleos de algunos elementos e isótopos. Definimos "elemento químico" según la cantidad de protones (partículas con carga positiva) un átomo de una sustancia. Es decir si dos átomos tienen 3 y 4 protones en su núcleo respectivamente, serán cada uno de un elemento distinto (Litio para el de 3 y Berilio para el de 4) y un "isótopo" es un átomo de un elemento dado que tiene una cantidad anormal de neutrones en su núcleo (partículas sin carga). Por ejemplo, la sustancia llamada "Deuterio" es un isótopo del Hidrógeno por que tanto el deuterio como el hidrógeno tienen 1 protón en su núcleo, pero el Hidrógeno no tiene neutrones, mientras que el deuterio tiene uno. Por lo que vemos que un isótopo es una forma rara de un elemento, así el deuterio es una forma rara del Hidrógeno.


Ejemplos de varios núcleos atómicos. Los elementos se definen por la cantidad de protones y los isótopos por la de neutrones.

Todos estos elementos son creados dentro de las estrellas. Como pueden deducir, para transformar un elemento en otro debemos de alterar la cantidad de protones en su núcleo. Y si consideramos que el elemento mas abundante es el Hidrógeno (el núcleo de Hidrógeno contiene solo 1 protón y 0 neutrones) seguido en segundo lugar por el Helio (con 2 protones y 2 neutrones). entendemos que podamos fabricar todos los demás elementos añadiendo partículas a estos núcleos tan simples (a esto se le llama "fusión nuclear"). Pero pensemos ¿como pegar un protón a otro si tienden a repelerse?... Exacto, tunelaje cuántico.


Esquema de recciones en la cadena protón-protón, desde el Hidrógeno 1 hasta el el Helio 4, (la versión estable del Helio).

Dentro del Sol, que esta compuesto de un 75% de Hidrógeno y 25% Helio la principal fuente de energía es el choque (auxiliado por el tunelaje cuántico) de un núcleo de Hidrógeno con otro. A esto se le llama la cadena protón-protón y esta activa durante toda la vida "normal" de una estrella, las etapas de vejez se definen como el periodo en que otras reacciones nucleares ocurren, como la fusión de Helio en lugar de hidrógeno.


Otro esquema similar al anterior, solo que un poco mas detallado.

Como puede verse en los diagramas anteriores, la cadena protón-protón, junta dos núcleos de Hidrógeno para formar uno de Deuterio, liberando otras partículas y energía. luego los núcleos de Deuterio se fusionan con otro Hidrógeno para formar el isótopo Helio 3 que luego pasa a Helio 4, es decir la forma normal del Helio. En cada una de estas reacciones se libera energía que puede tardar hasta 1 millón de años en salir el Sol. Pero como vemos el resultado es que una estrella transforma Hidrógeno en Helio y en ese proceso libera cantidades enormes de energía.

Y si consideran que una estrella como el Sol transforma varios cientos de toneladas de Hidrógeno en Helio cada día, entenderán que mi respuesta de que "lo que mejor hace una estrella es Helio" esta muy justificada (y comprenderán que se podría decir también que es muy buena haciendo neutrinos ya que son producto secundario de todas estas reacciones).

Mi respuesta no habrá sido cursi, pero era astronómica y cuánticamente correcta.

P.D: Al final de la misma película (ver inicio de la entrada ¿Qué es lo que mejor hace una estrella? I) se planteó otra situación astronómica que tenía que ver con el paralaje, en la cuál también opiné de manera diferente al público, pero ese es tema para otra entrada.

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