Neutroni e stelle

Come mai possono esistere le stelle di neutroni per un tempo superiore a quello della vita media del neutrone stesso?

Matteo Veronica
15 febbraio 2005
I neutroni hanno effettivamente una vita media di circa 900 secondi e si trasformano in protoni emettendo un elettrone e un antineutrino, ma ciò avviene quando sono liberi. Non appena i neutroni si legano ai protoni, dando luogo ai nuclei degli elementi chimici conosciuti, oppure sono costretti a stare impachettati a causa dell'enorme densità che li trasforma in un fluido quantistico, smettono di essere liberi. Per esempio, il nucleo dell'idrogeno è formato da un protone e un neutrone ed è stabile, cioè il neutrone che lo costituisce non si trasformerà in un protone dopo 900 secondi, poiché la forza di legame nucleare, che salda le due particelle, impedisce questo processo.

Le stelle di neutroni sono molto più complesse del nucleo dell'idrogeno, ma anche in questo caso i neutroni che le compongo non sono liberi, a causa dell'enorme densità interna. Basti considerare che le stelle di neutroni sono oggetti che hanno un raggio di pochi chilometri con una massa paragonabile a quella del Sole (che ha un raggio di circa settecentomila chilometri).

Le stelle di neutroni sono il risultato della contrazione del nucleo di una stella, dopo che essa è esplosa a causa dell'impossibilità di stabilire una condizione di equilibrio termodinamico stabile. Questo evento è noto come esplosione di una supernova. Le parti esterne della stella si disperdono nell'Universo, garantendo così l'evoluzione chimica delle galassie, mentre il nucleo più interno inizierà a contrarsi a causa della forza di interazione gravitazionale. A seconda della massa coinvolta smetterà di contrarre raggiungendo una situazione di equilibrio diventando o una nana bianca o una stella di neutroni oppure non raggiungerà questo equilibrio dando origine a un buco nero.

In conclusione, i neutroni che formano una stella di neutroni formano un fluido quantistico che ne impedisce la trasformazione in protoni, per cui la vita media di una stella di neutroni non dipende dalla vita media dei neutroni liberi.

Gianluca Imbriani Dipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli

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