Particelle subatomiche
Anche se gli astrofisici guardano gli oggetti più grandi dell’universo, non si può capire come funzionano se non si comprendono anche gli oggetti più piccoli dell’universo. Si tratta di particelle che sono ancora più piccole di un singolo atomo, e sono quindi chiamate particelle subatomiche. Gli atomi, come forse sai, sono costituiti da un nucleo circondato da elettroni orbitanti. Il nucleo di un atomo è composto da protoni e neutroni. Oltre a questi, ci sono molte altre particelle subatomiche che dobbiamo conoscere per capire il funzionamento interno di una stella.
Protoni
I protoni sono uno degli elementi fondamentali che costituiscono gli atomi. Infatti, l’atomo più semplice, un atomo di idrogeno, è solo un protone orbitato da un singolo elettrone. Nelle stelle, la maggior parte dell’idrogeno è stato ionizzato (perdendo il suo elettrone), il che significa che quando parliamo di idrogeno all’interno delle stelle, di solito parliamo solo di protoni.
I protoni sono abbastanza grandi e pesanti per essere particelle subatomiche, e portano una carica positiva.
Neutroni
I neutroni sono molto simili ai protoni, in quanto si trovano nel nucleo di un atomo, e sono abbastanza grandi. A differenza dei protoni, però, un neutrone non ha carica. I neutroni sono importanti nella creazione degli atomi perché aiutano a stabilizzare il nucleo. Un atomo che ha troppi o troppo pochi neutroni generalmente non durerà molto a lungo, e si romperà semplicemente in atomi più piccoli che sono più stabili.
Elettroni
Gli elettroni sono particelle caricate negativamente che generalmente orbitano attorno al nucleo di un atomo. Gli elettroni sono molto più piccoli dei protoni o dei neutroni. Nonostante siano così piccoli, la loro carica è forte come quella di un protone, il che significa che un protone e un elettrone si bilanciano a vicenda.
Anche se gli elettroni non esistono normalmente nel nucleo di un atomo, il nucleo di un atomo occasionalmente cederà un elettrone in un processo noto come decadimento beta. Quando questo accade, un neutrone si trasforma in un protone e un elettrone viene rilasciato per bilanciare le cariche. Può accadere anche il contrario, dove il nucleo di un atomo può assorbire un elettrone, cambiando un protone in un neutrone. Questo è noto come cattura di elettroni.
Positroni
I positroni sono particelle di antimateria. Sono l’equivalente dell’antimateria di un elettrone, il che significa che sono piccole particelle caricate positivamente. I positroni vengono creati durante il processo di fusione dell’idrogeno, dove portano via la carica positiva dai protoni in modo che possano diventare neutroni. Tuttavia, poiché i positroni sono antimateria, di solito non vanno molto lontano. Non appena uno di essi entra in contatto con un elettrone (che la maggior parte degli atomi ha in abbondanza), le due particelle si annichilano a vicenda, rilasciando raggi gamma.
Neutrini
I neutrini sono particelle molto piccole, con carica neutra. Sono ancora meno massicce degli elettroni e dei positroni. Poiché sono così piccoli e non interagiscono con i campi elettromagnetici, i neutrini di solito passano direttamente attraverso la materia solida, rendendoli molto difficili da rilevare. Portano via l’energia dalle reazioni sotto forma della loro stessa energia cinetica. Poiché è molto improbabile che queste minuscole particelle interagiscano con altre sulla loro strada fuori dalla stella, generalmente portano via la loro energia nello spazio.
L’unico momento in cui i neutrini reagiscono veramente con altre particelle è durante enormi esplosioni di neutrini, come quelle che avvengono durante una supernova. Durante una supernova, vengono rilasciati così tanti neutrini che si scontrano con altre particelle, trasferendo enormi quantità di energia e avviando nuove reazioni di fusione.
Raggi gamma
I raggi gamma sono fotoni, o particelle di luce, con energia estremamente elevata. I raggi gamma non hanno massa, ma possono trasportare enormi quantità di energia e possono comunque interagire con altre particelle. Questo rende i raggi gamma uno dei tipi di radiazioni più pericolosi per gli esseri umani.