La fusión nuclear es, al contrario de la fisión nuclear que hemos visto anteriormente, una reacción en que los núcleos de dos átomos ligeros se unen para formar un átomo más pesado, en el proceso se libera una enorme cantidad de energía. que hace que la materia pase a un estado plasmático.
Un ejemplo muy característico de fusión nuclear es el que sucede en las estrellas, en las que se produce la fusión de átomos de Hidrógeno para formar Helio, liberando en el proceso una enorme cantidad de energía en forma de radiaciones electromagnéticas, como acontece con el Sol en cuyo núcleo se genera tanta energía que llega hasta nosotros -a 150 millones de kilómetros de distancia- en forma de luz y calor.
Las reacciones de fusión se denominan termonucleares y fueron estudiadas por Ernest Rutherford en sus experimentos de trasmutación nuclear. Mark Oliphant investigó la fusión de núcleos ligeros y Hans Bethe y C. F. F. von Weizsäcker estudiaron las etapas de la fusión nuclear en las estrellas.
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