Como sabemos, solemos llamar fusión a una reacción en la que dos núcleos ligeros forman uno más pesado y liberan energía. En la fisión, un núcleo pesado se rompe en otros ligeros. Mi pregunta es, en la reacción protón-boro, el producto es He, que no es más pesado que el boro. Se parece más a la fisión que a la fusión. ¿Por qué la llamamos fusión? ¿Es sólo porque está en la parte izquierda del diagrama de energía de enlace y es más ligero que el hierro?
Respuestas
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MW99
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Así que la pregunta básica es de dónde viene la energía.
La energía total de enlace del boro-11 es 6,928 MeV/nucleón mientras que el protón tiene obviamente una energía de enlace de 0 MeV/nucleón (no está unido a nada) mientras que los helios resultantes tienen una energía de enlace de 7,074 MeV/nucleón .
Generalmente los nucleones querrán ir de una energía de enlace baja a una alta; estas cantidades son secretamente negativas al igual que la energía potencial gravitatoria es negativa, así que en su "objetivo" entrópico de esparcir tanta energía como sea posible a través del universo minimizando su estado energético, los nucleones "quieren" aumentar su energía de enlace.
Ahora tienes razón en que parte de esta reacción se califica como una especie de fisión y de hecho podemos poner números a eso, esos once nucleones ganan 0,146 MeV cada uno para una liberación total de 1,6 MeV. Pero el protón solitario logra la fusión en helio y aumenta su energía de enlace en 7,1 MeV. Así que de los 8,7 MeV totales generados, algo así como el 80% proviene de la parte de fusión.
En realidad, creo que la razón para llamar a esto fusión en lugar de fisión es probablemente más simple que eso. El helio es extremadamente estable dada su masa atómica. Casi todos los otros isótopos encaja en una bonita curva donde representamos la energía de enlace por nucleón frente a la masa total del núcleo. Aumenta de forma aproximadamente lineal desde cero hasta la energía de enlace del neón-20, antes de estabilizarse con un máximo en el hierro-56 y una meseta hasta el estroncio-86, y después una línea mucho más suave de pendiente decreciente para los isótopos de masa aún mayor.
La convención por defecto es básicamente ignorar la extraña estabilidad del helio y fijarse en el resto de la curva, en cuyo caso las cosas más pesadas que el hierro-56 sufren "fisión" mientras que las más ligeras sufren "fusión". Imagino que otras personas ni siquiera se fijan en el hecho de que el boro se está rompiendo en el helio, y mucho menos calculan qué porcentaje de la energía proviene de eso, a la hora de clasificarlo como energía de fusión. La materia no es aquello en lo que se está convirtiendo, lo que importa a efectos de clasificación es lo grande que es, "es muchísimo más pequeño que el hierro, así que debe ser energía de fusión, no de fisión". Por lo que a nosotros respecta, tal vez esos nucleones podrían estar perdiendo energía y el protón está recibiendo suficiente energía para compensar. Pero probablemente se necesite un tercer término para estas "fisiones" anómalas en las que el berilio de litio y el boro se convierten en helios.
mucio
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Tienes razón en que una reacción de fusión nuclear se produce cuando dos o más núcleos atómicos se combinan para formar uno más pesado. Sin embargo, una reacción de fusión no necesita liberar energía. También cabe destacar que los reactantes de la fusión son núcleos atómicos, por lo que cuando se añade un neutrón a un núcleo como el Uranio no hablamos de fusión nuclear sino de absorción de neutrones. La fisión nuclear se produce cuando un núcleo se divide en dos o más núcleos atómicos, con la diferencia de que también puede hacerlo espontáneamente durante la desintegración radiactiva.
Así, cuando los núcleos de Hidrógeno y Boro-11 se combinan se habla de reacción de fusión, aunque sólo se cree momentáneamente un núcleo excitado de Carbono-12. Este núcleo excitado sufre una desintegración radiactiva por fisión en tres partículas alfa como mencionas (compara la Estado Hoyle que tiene una vida media muy corta de $2.4\times10^{-16}~\mathrm{s}$ ). En última instancia, ambos se produce la fusión y la desintegración radiactiva por fisión. Como el primer paso que hay que inducir artificialmente es la fusión, basta con llamarla fusión de hidrógeno y boro, y la parte de fisión se da por supuesta aunque sea muy importante desde el punto de vista del cálculo energético.
