La notizia arriva dal GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (se come me non parlate una parola di tedesco forse la traduzione inglese vi suonerà meno oscura: GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research) secondo uno studio appena pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’origine dell’oro sarebbe nel disco di accrescimento di una tipologia di buchi neri.
Come sempre quando affronto un argomento complesso come questo non vado in profondità nei dettagli della fisica nucleare, cosa per cui non avrei nemmeno le competenze, ma anzi rispetto al testo linkato mi interessa aggiungere, un contesto, una premessa che lì viene data per scontata.
Le stelle sono le fucine nucleari in cui si formano gli elementi, questo forse lo sapete già, forse sapete anche che solo gli elementi più leggeri del ferro e il ferro stesso si formano nella normale nucleosintesi stellare, gli elementi più pesanti non possono formarsi nello stesso modo, in estrema sintesi perché la reazione per gli atomi più leggeri è un processo esoergonico (cioè produce energia) che avviene spontaneamente.
Forse, sicuramente se avete fatto il Liceo scientifico, vi hanno insegnato che tutti gli elementi più pesanti si formano nelle esplosioni di supernova, in realtà non è esattamente così, le condizioni per attivare la sintesi di elementi tramite il processo di cattura di neutroni e quelli di cattura di protoni avviene in altre situazioni estreme.
Naturalmente i fisici sono interessati a capire nel dettaglio la sintesi degli elementi e per farlo lavorano su tre fronti: livello teorico, esperimenti negli acceleratori di particelle e ricerca di conferma nelle osservazioni astronomiche, per dire di aver capito un processo tutti e tre gli elementi sono indispensabili.
E veniamo alla notizia sull’origine dell’oro (e non solo), sembrerebbe che elementi davvero molto pesanti come l’oro e l’uranio verrebbero sintetizzati nei dichi di accrescimento densi e caldi che circondano alcuni buchi neri. Tali buchi neri si formano in due modi: dalla fusione di due stelle di neutroni o da un evento detto collapsar, cioè il collasso e successiva esplosione di una stella rotante.
Per chi invece le condizioni di fisica le ha e che cercherà fonti più tecniche mi limito ad anticipare che il processo nucleare in questione è il processo di cattura neutronica conosciuto come processo r (ne esiste un altro chiamato processo s, r ed s stanno rispettivamente per rapid e slow).
Il disco di accrescimento deve essere denso ma non troppo, la massa ottimale è tra un centesimo e un decimo della massa solare, il motivo è che il numero di neutroni è la chiave per la sintesi di elementi pesanti, se il disco è abbastanza denso avviene il processo per cui i protoni catturano elettroni generati dall’abbondanza di neutrini e si trasformano in neutroni, ma se il disco è troppo denso aumenta la reazione inversa in cui moti neutrini sono ricatturati dai neutroni prima di lasciare il disco e questi neutroni vengono riconvertiti in protoni.
Roberto Todini
