Il sole: un potente reattore termonucleare

I processi che permettono al sole e alle altre stelle di generare energia e calore da così lungo tempo furono ignote fino all'inizio del 1900.

Ricordiamo in quest'ambito la disputa che nella seconda metà dell'800 contrappose i fisici da una parte e gli evoluzionisti e i geologi dall'altra sull'età della terra. William Thomson (lord Kelvin, 1824-1907) infatti annunciò nel 1866 che, secondo la termodinamica e le stime correnti sul raffreddamento del Sole, l'età della Terra come pianeta abitabile doveva essere calcolata in non più di cento milioni di anni o forse meno . Questo dato era in contrapposizione con le stime provenienti dalla tradizione geologica, condivise da Darwin nel suo testo "L'Origine della specie" che aveva concepito la selezione naturale come un fattore particolarmente lento e graduale di evoluzione e che nella prima edizione dell'Origin  (1859) aveva stimato in trecento milioni di anni il periodo in cui si era formata una particolare regione del Sud dell'Inghilterra.

La situazione cambia nel '900 con lo sviluppo della fisica nucleare: nel 1939 Bethe pubblica un'articolo "Energy producion in stars" dove ipotizza che il processo in grado di generare l'energia emessa dal sole e dalle altre stelle sia la fusione nucleare.

A questo link un video illustra le principali caratteristiche del processo di fusione.

La teoria elaborata da Bethe prevede che in una stella come il Sole la catena di reazioni più probabile per produrre la fusione dell'Idrogeno sia la cosidetta catena "protone- protone" , schematizzata qui a fianco. Ciò che è importante notare di tutta la sequenza di reazioni qui illustrata sono i seguenti elementi :

1) Vi sono più reazioni diverse tra loro che producono neutrini.

2) In alcun casi le reazioni sono a tre corpi e di conseguenza i neutrini emessi avranno uno spettro continuo di energie. In altri casi invece le reazioni sono a due corpi: in questi casi quindi tutti i neutrini emessi avrannno uguale energia.

3) Alcune reazioni sono più probabili di altre, pertanto i neutrini emessi nelle prime saranno più abbondanti di quelli emessi nelle seconde.

Se la teoria di Bethe è corretta la terra dovrebbe dunque essere attraversata in ogni istante da un'enorme quantità di neutrini prodotti dal Sole.

Il grafico qui a fianco mostra lo spettro energetico dei neutrini prodotti dal Sole come previsto da Bahcall negli anni successivi alla pubblicazione dell'articolo di Bethe.

Perchè dunque non utilizzare questa potente sorgente per studiare i neutrini ? Inoltre la misura del flusso dei neutrini solari rappresenterebbe anche la verifica sperimentale della teoria di Bethe.

Su queste basi di rimette al lavoro Davis.