“Stripping di neutroni”: la reazione nucleare che può fornire l’energia della fusione nucleare senza i suoi problemi

La fusione nucleare è una delle reazioni più potenti conosciute dall’umanità. È il processo che alimenta il Sole e le stelle, e dà luogo a una produzione di energia elevata. Tuttavia, realizzare la fusione nucleare in laboratorio è piuttosto impegnativo, in quanto richiede condizioni di temperatura e pressione estreme, difficilmente controllabili e la cui creazione richiede notevole energia.

Un nuovo studio rivela un’alternativa più pratica alla fusione nucleare. Dimostra che lo “stripping”  di un neutrone può produrre un’energia  simile o superiore a quella di una reazione di fusione, in particolare nelle regioni a bassa energia vicine alla soglia energetica minima richiesta per una reazione nucleare.

Il neutron stripping, o stripping di neutroni, è un tipo di reazione nucleare in cui un nucleo atomico perde uno o più neutroni a seguito di un’interazione con un altro nucleo. Questo fenomeno avviene quando un nucleo proiettile, che si muove ad alta velocità, colpisce un nucleo bersaglio. Durante l’interazione, il nucleo proiettile può “strappare” uno o più neutroni dal nucleo bersaglio, senza che avvenga una fusione completa dei due nuclei.

Rispetto alla fusione nucleare, lo stripping nucleare è molto più facile da realizzare in laboratorio. Pertanto, queste scoperte aprono una strada nuova e fattibile per raggiungere i nostri obiettivi di energia nucleare.

“Comprendendo meglio il comportamento dei nuclei in queste condizioni, possiamo migliorare i nostri approcci alla produzione di energia nucleare e alla radioterapia”, ha detto Jesús Lubián, uno degli autori dello studio e professore associato presso l’Università Federale Fluminense del Brasile.

Il team di ricerca

Decodificare il trasferimento di un neutrone

Lo stripping di un neutrone è un tipo di reazione di trasferimento di un neutrone. Durante quest’ultima, il neutrone espulso (dal nucleo in movimento) viene assorbito dal nucleo bersaglio.

Per decenni, gli scienziati hanno cercato di capire il meccanismo che porta al trasferimento di neutroni nei nuclei debolmente legati. È importante decodificare questo meccanismo, perché può migliorare notevolmente la nostra comprensione della fisica nucleare, comprese varie reazioni nucleari.

Gli autori dello studio hanno eseguito un esperimento interessante a questo scopo. Hanno studiato il processo di stripping di un neutrone tra Li-6 (un isotopo del litio) e Bi-209 (un isotopo del bismuto). Poi hanno confrontato il suo risultato con quello della reazione di fusione completa che coinvolge gli stessi isotopi.

Hanno impiegato il GALILEO Array (un rivelatore di raggi gamma) in combinazione con il 4π Si-ball EUCLIDES (un rivelatore laser avanzato) per studiare le emissioni di raggi gamma e rilevare le particelle cariche durante le reazioni.

Lo strumento Galileo

Hanno anche utilizzato un metodo speciale noto come coincidenza gamma-gamma, per studiare diversi raggi gamma identificati nello stripping di un neutrone. “La coincidenza gamma-gamma è stata fondamentale per isolare canali di reazione specifici, consentendo al team di individuare il comportamento dei nuclei in condizioni diverse con un’elevata precisione”, osservano i ricercatori.

I risultati del trasferimento di neutroni tra Be e Li hanno sorpreso i ricercatori.

Lo stripping di un neutrone ha un potenziale immenso

Nella reazione sopra menzionata, il Li-6 legato dall’interazione debole si scontra con il Bi-209, molto più pesante. Il risultato di questa interazione mostra che il trasferimento di un neutrone è in grado di produrre una produzione simile a quella di una reazione di fusione.

“Il processo di stripping di un neutrone produce risultati paragonabili a quelli delle reazioni di fusione completa, soprattutto nelle regioni energetiche vicine alle barriere nucleari. Contrariamente alle aspettative precedenti, i risultati indicano che il trasferimento di un neutrone gioca un ruolo dominante alle energie più basse, superando la produzione delle reazioni di fusione“, hanno detto gli autori dello studio.

Questi risultati potrebbero aprire nuove opportunità per l’impiego del trasferimento di un neutrone in aree come la ricerca sull’energia nucleare.

“Il processo sottolinea la natura intricata e sfumata delle reazioni nucleari, fornendo un trampolino di lancio per future scoperte scientifiche nella scienza e nella tecnologia nucleare“, hanno aggiunto gli autori dello studio.

Avremo quindi un’energia simile alla fusione nucleare senza i problemi della fusione stessa? Solo il futuro ce loo potrà dire.