Quando un atomo si divide in due parti, sia per decadimento naturale che per istigazione in laboratorio, rilascia energia. Questo processo è noto come fissione. Ha un grande potenziale come fonte di energia, ma ha anche una serie di problemi di sicurezza, ambientali e politici che possono ostacolare il suo utilizzo.
Definizione di fissione
Un atomo contiene protoni e neutroni nel suo nucleo centrale. Nella fissione, il nucleo si divide, o attraverso il decadimento radioattivo o perché è stato bombardato da altre particelle subatomiche note come neutrini. I pezzi risultanti hanno meno massa combinata del nucleo originale, e la massa mancante viene convertita in energia nucleare.
La fissione controllata avviene quando un neutrino molto leggero bombarda il nucleo di un atomo, rompendolo in due nuclei più piccoli di dimensioni simili. La distruzione rilascia una quantità significativa di energia – fino a 200 volte quella del neutrone che ha iniziato la procedura – oltre a rilasciare almeno altri due neutrini.
Reazioni controllate di questo tipo sono usate per rilasciare energia nelle centrali nucleari. Le reazioni incontrollate possono alimentare le armi nucleari.
La fissione radioattiva, in cui il centro di un elemento pesante emette spontaneamente una particella carica mentre si scompone in un nucleo più piccolo, non si verifica spesso, e accade solo con gli elementi più pesanti.
La fissione è diversa dal processo di fusione, quando due nuclei si uniscono piuttosto che dividersi.
Scoprire l’energia atomica
Nel 1938, i fisici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassman bombardarono un atomo di uranio con neutroni nel tentativo di produrre elementi pesanti. Con una svolta sorprendente, finirono per scindere l’atomo negli elementi bario e krypton, entrambi significativamente più piccoli dell’uranio con cui la coppia era partita. I precedenti tentativi dei fisici avevano avuto come risultato solo schegge molto piccole tagliate da un atomo, quindi la coppia rimase perplessa dai risultati inaspettati.
La fisica austriaca Lise Meitner, che era fuggita in Svezia dopo l’invasione del suo paese da parte di Hitler, si rese conto che la scissione aveva anche rilasciato energia. Lavorando sul problema, stabilì che la fissione produceva un minimo di due neutroni per ogni neutrone che provocava una collisione. Infine, altri fisici si resero conto che ogni neutrone appena liberato poteva continuare a causare due reazioni separate, ognuna delle quali poteva causarne almeno altre due. Un singolo impatto poteva innescare una reazione a catena, spingendo il rilascio di ancora più energia.
Energia e distruzione
In una reazione a catena intellettuale, gli scienziati iniziarono a realizzare le possibilità insite nella nuova scoperta. Una lettera al presidente americano Franklin Roosevelt all’inizio della seconda guerra mondiale, redatta dal fisico ungherese Leo Szilard e firmata da Albert Einstein, notava che tale ricerca poteva essere usata per creare una bomba di proporzioni epiche, e affrontava l’idea che i tedeschi avrebbero potuto consegnare una tale arma alle porte degli Stati Uniti. Roosevelt stanziò dei fondi per la ricerca americana e nel 1941 fu formato l’Office of Scientific Research and Development con lo scopo di applicare la ricerca alla difesa nazionale.
Nel 1943, l’Army Corp of Engineers prese in carico la ricerca per la realizzazione di un’arma nucleare. Conosciuto come “Progetto Manhattan”, lo sforzo top-secret portò alla formazione della prima bomba atomica nel luglio 1945. Due successive armi atomiche furono usate come parte di un attacco militare sulle città di Hiroshima e Nagasaki in Giappone.
Da allora, la ricerca nucleare è stata considerata estremamente sensibile. La conoscenza in sé non è eccessivamente complessa, ma i materiali che finanziano il processo sono significativamente più difficili da ottenere.
Più comunemente, la fissione è usata per generare energia in una centrale nucleare. Tuttavia, il processo crea una quantità significativa di scorie nucleari che possono essere pericolose sia per le persone che per l’ambiente. Allo stesso tempo, la gente spesso teme i pericoli che potrebbero derivare dagli impianti nucleari e non li vuole nella propria zona. Tali questioni fanno sì che l’energia nucleare non sia così popolare come i metodi più convenzionali per ottenere energia, come l’uso di combustibili fossili.
Negli anni ’60, il governo degli Stati Uniti ha esplorato la possibilità di utilizzare la fissione come metodo di propulsione a razzo. Tuttavia, la firma del Trattato sulla messa al bando dei test (nucleari) limitati nel 1963 mise fine all’esplosione in superficie di tutte le armi nucleari, chiudendo la porta, almeno temporaneamente, ai test dei razzi a fissione.
– Nola Taylor Redd, LiveScience Contributor
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