La física de la reacción, ¿cómo se libera la energía de las estrellas?
La fusión nuclear consiste en unir dos núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado. Pero, ¿qué ocurre exactamente a escala microscópica para que este proceso libere una cantidad tan colosal de energía? La respuesta se encuentra en las leyes de la física y en la ecuación más famosa de la historia.
Los protagonistas: Deuterio y Tritio
Aunque existen diferentes reacciones de fusión posibles (y cada una requiere distintos valores de temperatura y densidad para ser eficiente), la ciencia actual se concentra en la unión de dos isótopos del hidrógeno:
- El deuterio (2H o D) tiene un protón y un neutrón. Es muy abundante y se extrae del agua.
- El tritio (3H o T) tiene un protón y dos neutrones. Es muy escaso en la naturaleza y es radiactivo.
Al fusionarse, estos dos núcleos se transforman en una partícula alfa (un núcleo de helio, con dos protones y dos neutrones) y liberan un neutrón que sale despedido a gran velocidad.
El gran obstáculo: Vencer la repulsión y crear "Plasma"
Los núcleos de deuterio y tritio tienen carga eléctrica positiva, por lo que se repelen de forma natural. Para superar esta fuerza de repulsión y lograr que la fuerza nuclear (que es de atracción pero de muy corto alcance) actúe, los núcleos deben moverse a velocidades increíblemente altas.
Para conseguirlo, se necesita calentar el gas a temperaturas que superan los 100 millones de grados centígrados. A estas temperaturas térmicas tan extremas, la materia cambia de estado y se convierte en plasma: un "caldo" supersónico donde los átomos se rompen y los electrones dejan de estar ligados a sus núcleos, moviéndose libremente. Al chocar en este estado, los núcleos vencen la repulsión eléctrica y se fusionan.
¿De dónde sale la energía? El secreto de Einstein
Aquí viene el giro más sorprendente de la física. Si se pesan los componentes antes de la reacción y se comparan con el helio y el neutrón resultantes, se observa que el resultado final pesa un poco menos. Se ha "perdido" una pequeña cantidad de masa en el camino.
Aplicando la famosa ecuación de Albert Einstein, se descubre que esa masa desaparecida se transforma directamente en una cantidad descomunal de energía: ¡17,6 MeV (megaelectronvoltios) por cada sola reacción! Aunque a esta cifra hay que restarle la energía necesaria para mantener el reactor en funcionamiento, la diferencia neta es gigantesca, lo que convierte a la fusión en uno de los proyectos energéticos más atractivos de la humanidad.
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