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Titolo: Reazioni nucleari con altri elementi

 onda d'urto diretta verso l'esterno.
Le cose funzionano piu' o meno cosi': come avete gia' detto, alla fine
delle fusioni esotermiche (combustione del carbonio e dell'ossigeno e
photodisintegration rearrangement) arriviamo ad nucleo composto
essenzialmente di ferro (piu' tutti gli strati esterni "a cipolla", ma
facciamo finta di niente). Alle temperature presenti (>3x10^9 K) il
ferro puo' venire fotodisintegrato dai fotoni termici piu' energetici:
la perdita di energia conduce ad un collasso del nucleo, che si
addensa e riscalda.
Quando temperatura e densita' raggiungono determinati valori (vado a
memoria, ma non sono completamente sicuro: 8x10^9 K e 10^7 kg/cm^3) ha
luogo il "decadimento beta inverso", ovvero
   p + e --> n + \nu_e
A questo punto devo dire una cosa che non ho ancora sottolineato: la
maggior parte della pressione nel nucleo e' fornita dagli elettroni
degeneri. Chiaramente, il decadimento beta inverso sottrae pressione
(gli elettroni "spariscono") ed energia (i neutrini ne portano via).
Ecco quindi che inizia il collasso, in quanto i neutroni ed i protoni
non sono _ancora_ degeneri. Gli starti esterni si ritrovano quasi in
caduta libera (in realta'... non proprio... ma non mi riesce di essere
preciso ed al tempo stesso conciso).
Ad una densita' nell'ordine dei 10^11 kg/cm^3 (vado sempre a memoria)
i neutroni diventano degeneri, ed il collasso _del nucleo_ si arresta.
Gli strati esterni sono ancora in "caduta libera": come ha detto
Aleph, questi "urtano" contro il nucleo e l'onda d'urto che ne segue
espelle l'envelope della stella (non e' del tutto vero... leggete piu'
sotto). Durante questa fase possono nuovamente venire innescate
reazioni di fusione a strati, ma soprattutto ci sono flussi di
neutroni che portano alla formazione degli elementi pesanti tramite i
processi r. Poi, se il nucleo rimarra' una stella di neutroni o
collassera' ulteriormente, solo la massa lo decide...
Questo e' quanto, solo un pelino riassunto: tutta la fase del collasso
e' in realta' molto delicata, bisogna distinguere il collasso omologo
del nucleo esterno (velocita' inferiore a quella del suono) da quello
non omologo del nucleo interno; anche l'onda d'urto e' un processo
rognosetto, e dipende dalla massa del nucleo esterno, quello che
collassa in modo omologo: e' questo che effettivamente si "scontra"
con il nucleo interno e trasmette l'onda d'urto agli strati esterni...
che io sappia, poi, tutte queste differenze vengono analizzate
mediante simulazioni, e le simulazioni dipendono sempre dal modello
che si usa.
Davide Campagnari

 che si usa.
La tua chiusa (dopo l'interessante descrizione che l'ha preceduta) mi
spinge a una riflessione sulla validità pratica dell'attività di controllo,
a mio parere molto spesso mitizzata, svolta dai referee delle riviste
professionali. 
Come fanno i referees a discutere con qualche cognizione di causa i
risultati fisici di modelli (vedi ad esempio il caso delle supernovae, ma
mezza atsrofisica si trova nelle medesime condizioni) che si basano su 
simulazioni numeriche complicatissime ed elaboratissime? Certo, gli autori
possono dettagliare il procedimento seguito, le ipotesi fisiche adottate e
financo mettere a disposizione il software originale utilizzato per
generare le simulazioni oggetto dell'articolo, ma sul piano pratico mi
pare molto difficile per il referee andare veramente a fondo nell'analisi
di questa tipologia di lavori scientifici. Il fatto che venga selezionato,
di volta in volta, un esperto dello specifico argomento trattato, che
presumibilmente si è già imbattuto nella propria vita professionale in
problemi analoghi, è senz'altro un fatto importante, ma non credo che
basti da solo a garantire un esame serio e approfondito di lavori basati
su simulazioni numeriche. 
Forse sarà per questo che di tanto in tanto lavori scientifici, piccoli o
grandi, vengano smentiti e corretti (spesso dagli autori stessi) dopo
essere passati al vaglio dei referees ed essere stati ufficialmente
pubblicati su rivista importanti (come Nature, tanto per non fare nomi).
Un'altra considerazione (da ex-studente) sull'astrofisica e, in
particolare, sull'Evoluzione stellare: quando la studiavo all'Università
(un bel po' di anni fa) non mi gratificava, pur interessandomi molto, con
la stessa sensazione di "potere" che invece ricavavo dallo studio di altri
insegnamenti (Fisica I e II, Meccanica Razionale, Istituzioni di Fisica
Teorica, etc.). E questo perché, basando gran parte delle proprie
affermazioni su simulazioni numeriche non immediatamente verificabili 
(oltreché ovviamente sulle osservazioni), non consentiva verifiche
analitiche di sorta al discente che, volente o nolente, doveva
necessariamente "fidarsi" della bontà dei risultati esposti.
Questo "inconveniente" (diciamo così) è presente massicciamente in tutte
le discipline scientifiche, ma nell'ambito della fisica lo è sicuramente
in misura maggiore in astrofisica rispetto ad altri settori.
Saluti,
Aleph    
 
 
 
 
 
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 in misura maggiore in astrofisica rispetto ad altri settori.
Anche negli Fisica degli Stati Condensati la situazione per certi versi 
e' cosi'.
-- 
Enrico Smargiassi
http://www-dft.ts.infn.it/~esmargia

 simulazioni numeriche complicatissime ed elaboratissime?
Si tratta di un problema ormai vecchiotto, e se non ricordo male e' gia' 
stato discusso nel ng... mi viene in mente Feynman, che ha smesso di leggere 
tutti gli articoli del Physical Review da quando ha cominciato ad avere 
troppe pagine.
Per fare un esempio, mi pare che i primi modelli al calcolatore fossero in 
una sola dimensione, ed avssero il difetto che la supernova tendeva a non 
esplodere mai...
Sono poi perfettamente d'accordo sul fatto che l'astrofisica abbia 
"l'inconveniente" di cui parli. In realta' gli astrofisici hanno tutta la 
mia stima, lavorando su una materia che non e' suscettibile di verifiche 
sperimentali "dirette", nel senso di riproducibili in laboratorio. A fare un 
sole di un paio di metri ci riescono solo in Spiderman :-)
Davide Campagnari 

 e processi r che si riesce a trasmutare il piombo in oro. Sbaglio?
Uh... una discussione dei processi r piu' che un post richiederebbe un 
libro! Comunque si', i processi r sono quelli di cattura neutronica veloce; 
pero' mi pare che la fissione con l'oro non c'entri molto, a meno che non 
sia un frammento di nuclei mooolto pesanti, ma non saprei. L'unica cosa 
certa e' che tutti i nuclei piu' pesanti del bismuto-209 derivano da 
processi r, poiche' gli s si fermano li'. Ho scritto una breve dispensa per 
un seminario, se vuoi puoi dare un'occhiata li':
http://www.webalice.it/fcampagnari/Davide/Fisica/fisica.htm
e' la penultima della lista, ma occhio, la versione italiana e' piena zeppa 
di errori di stampa e simili, non ho ancora trovato il tempo di sistemarla.
Quanto ai gamma busrt, non saprei dirti di preciso, ma mi vengono in mente 
alcune considerazioni.
1) Il grosso della "luce" e' prodotto negli strati esterni, dal reinnesco 
delle fusioni a strati et similia.
2) L'onda d'urto di propaga nel nucleo con la velocita' del suono.
Raggi gamma che vengono prodotti nelle prime fasi dell'onda d'urto 
potrebbero quindi arrivare prima della luce, ma non so niente di preciso, 
quindi passo la palla a chi e' piu' competente...
Davide Campagnari 

 quindi passo la palla a chi e' piu' competente...
Quel che sospetto e' che questi strati esterni vengono spinti talmente
velocemente che prima che si possa vedere luce occorre aspettare
che si siano calmati un attimo. In particolare dopo l'obiezione di
aleph ritengo che l'ipotesi che facevo che siano dovuti alle fasi iniziali
della neutronizzazione non mi sembra compatibile con la durata del
fenomeno, a meno di ipotizzare una neutronizzazione che avviene in
piu' stadi. Decisamente meno plausibile al momento l'ipotesi che i gamma
siano rallentati meno dei fotoni visibili per effetti di massa o
checchessia.
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 che si siano calmati un attimo.
In effetti e' proprio cosi'. Ripensandoci con calma, credo che le ultime due 
cose che ho scritto siano un po' campate in aria... La luce di una supernova 
e' fondamentalmente radiazione di corpo nero, e perche' sia visibile 
dall'esterno bisogna effettivamente aspettare che gli strati esterni 
diventino otticamente sottili. Riporto dal mio libro di astrofisica 
(Ostlie&Carrol, Introduction to modern stellar astrophysics):
«Quando la materia diventa otticamente sottile ad un raggio di circa 10^13 m 
... viene rilasciata un energia di circa 10^42 J ... con un picco di 
luminosita' di 10^9 volte quella solare». Non trovo per che tipo di stella 
siano calcolati i valori, ma credo intorno alle 20 masse solari.
Quanto all'equazione di stato di una stella di neutroni non posso dirti 
molto: sono al quarto anno (primo della specialistica nel nuovo 
ordinamento), i miei limiti sono ancora bassini... sto aspettando che 
vengano messe in rete la dispensa di quello che ha tenuto il seminario dopo 
il mio. Pero' per quella devi trovare il tuo vocabolario, perche' e' solo in 
tedesco :-)
Davide Campagnari
P.S. (piuttosto OT): sto studiando in Germania, e' per questo che scrivo le 
dispense in tedesco, mica per buon tempo :-) 

 dispense in tedesco, mica per buon tempo :-)
Ho visto, sono partito dalla dispensa e mi sono permesso di raggiungere
a ritroso la tua home page :-) che contiene delle preziose dispense ed anche
un link alle dispense di E.F. mi sembra che ci sia un capitolo di
astrel dedicato alla stelle di neutroni. L'ho riguardato solo dopo
questa discussione ed ho trovato una conferma parziale all'ipotesi
che la metrica abbia degli effetti importanti e non trascurabili, anzi
di primo piano.
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