Nel 1945, la prima arma nucleare al mondo fu fatta esplodere nel sito di test Trinity nel New Mexico, negli Stati Uniti, segnando l'inizio dell'era atomica.
Da allora, come spiegano di seguito Govind Bhutada e Mark Belan di Visual Capitalist, le scorte nucleari globali si sono moltiplicate e quando le tensioni geopolitiche aumentano, l'idea di un'apocalisse nucleare suscita comprensibilmente una diffusa preoccupazione.
Ma nonostante i loro effetti catastroficamente grandi, la scienza su come funzionano le armi nucleari è atomicamente piccola...
La scienza atomica delle armi nucleari
Tutta la materia è composta da atomi, che ospitano diverse combinazioni di tre particelle: protoni, elettroni e neutroni. Le armi nucleari funzionano sfruttando le interazioni di protoni e neutroni per creare una reazione a catena esplosiva.
Al centro di ogni atomo c'è un nucleo chiamato nucleo, che è composto da protoni e neutroni strettamente legati. Sebbene il numero di protoni sia unico per ciascun elemento della tavola periodica, il numero di neutroni può variare. Di conseguenza, esistono molteplici "specie" di alcuni elementi, note come isotopi .
Ad esempio, ecco alcuni isotopi dell'uranio :
Uranio-238 : 92 protoni, 146 neutroni
Uranio-235 : 92 protoni, 143 neutroni
Uranio-234 : 92 protoni, 142 neutroni
Questi isotopi possono essere stabili o instabili. Gli isotopi stabili hanno un numero di neutroni relativamente statico o immutabile. Ma quando un elemento chimico ha troppi neutroni, diventa instabile o fissile .
Quando gli isotopi fissili tentano di diventare stabili, perdono neutroni ed energia in eccesso. Questa è l'energia da cui le armi nucleari traggono la loro esplosività.
Esistono due tipi di armi nucleari:
Bombe atomiche : si basano su un effetto domino di molteplici reazioni di fissione per produrre un'esplosione, utilizzando uranio o plutonio.
Bombe all'idrogeno : si basano su una combinazione di fissione e fusione utilizzando uranio o plutonio, con l'aiuto di elementi più leggeri come gli isotopi dell'idrogeno.
Quindi, qual è esattamente la differenza tra reazioni di fissione e fusione?
Atomi di scissione: fissione nucleare
La fissione nucleare, il processo utilizzato dai reattori nucleari, produce grandi quantità di energia rompendo un atomo instabile più pesante in due atomi più piccoli, avviando una reazione nucleare a catena.
Quando un neutrone viene sparato nel nucleo di un atomo fissile come l'uranio-235, l'atomo di uranio si divide in due atomi più piccoli noti come "frammenti fissili" oltre a più neutroni ed energia. Questi neutroni in eccesso possono quindi avviare una reazione a catena autosufficiente colpendo i nuclei di altri atomi di uranio-235, provocando un'esplosione atomica.
Le bombe atomiche utilizzano la fissione nucleare, anche se è importante notare che una reazione a catena di fissione richiede una quantità particolare di materiale fissile come l'uranio-235, noto come massa supercritica.
Atomi di fusione: fusione nucleare
Le bombe all'idrogeno utilizzano una combinazione di fissione e fusione, con la fusione nucleare che amplifica una reazione di fissione per produrre un'esplosione molto più potente delle bombe atomiche.
La fusione è essenzialmente l'opposto della fissione: invece di dividere un atomo più pesante in atomi più piccoli, funziona unendo due atomi per formare un terzo atomo instabile. È anche lo stesso processo che alimenta il Sole .
La fusione nucleare si basa principalmente su isotopi di elementi più leggeri, come i due isotopi dell'idrogeno: deuterio e trizio. Quando sottoposti a calore e pressione intensi, questi due atomi si fondono insieme per formare un isotopo di elio estremamente instabile, che rilascia energia e neutroni.
I neutroni rilasciati alimentano quindi le reazioni di fissione di atomi più pesanti come l'uranio-235, creando una reazione a catena esplosiva.
Come si confrontano le bombe atomiche e all'idrogeno
Quanto sono potenti le bombe all'idrogeno e come si confrontano con le bombe atomiche?
Le bombe Little Boy e Fat Man furono usate nei bombardamenti atomici di Hiroshima e Nagasaki nel 1945, ponendo fine alla seconda guerra mondiale. La portata di questi bombardamenti era, all'epoca, senza precedenti. Ma il confronto con le bombe all'idrogeno mostra quanto siano diventate potenti le armi nucleari.
Castle Bravo era il nome in codice del più grande test di armi nucleari mai realizzato negli Stati Uniti , una bomba all'idrogeno che produceva una resa di 15.000 kilotoni , rendendola 1.000 volte più potente di Little Boy . Inoltre, tracce radioattive dell'esplosione, avvenuta sulle Isole Marshall vicino alle Fiji, sono state trovate in Australia, India, Giappone, Stati Uniti ed Europa.
Sette anni dopo, l'Unione Sovietica ha testato lo zar Bomba nel 1961, l'arma nucleare più potente del mondo. L'esplosione ha prodotto 51.000 kilotoni di energia esplosiva, con un raggio distruttivo di circa 60 km.
Considerando quanto possa essere dannosa una singola bomba atomica, è difficile immaginare l'esito di un vero conflitto nucleare senza temere l'annientamento totale, specialmente con l'arsenale nucleare mondiale che si trova a oltre 13.000 testate. Fonte: qui
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