L’atomo è l’unità di base della struttura di ogni elemento; l’unione di più atomi forma una molecola.
Nell’antichità si pensava che l’atomo fosse indivisibile; nell’età moderna, invece, si scoprì che era formato da elettroni, protoni e neutroni.
Gli elettroni sono particelle elementari dell’atomo che formano una nube di carica negativa intorno al nucleo, che ha carica positiva proveniente dai protoni; il neutrone invece è senza carica.
I quark sono i componenti dei protoni e dei neutroni, e costituiscono la più piccola parte della materia.
Agli inizi del XIX secolo il fisico inglese Dalton redasse la prima tavola dei pesi atomici.
Nel 1870 il chimico russo Mendeleev pubblicò la Tavola periodica degli elementi, nella quale erano disposti e ordinati i 63 elementi allora conosciuti.
Energia nucleare
L’energia atomica, o nucleare, viene generata da trasformazioni che si creano all’interno del nucleo dell’atomo. Le trasformazioni sono due: la fissione e la fusione nucleare.
La fissione nucleare è un processo industriale consolidato ormai da 80 anni.
All’inizio del XX secolo, Einstein scoprì che la materia può trasformarsi in energia.
Nel 1932 Walton e Cockroft riuscirono a dividere l’atomo, dando inizio all’era nucleare.
Nel 1934 la prima fissione di un atomo di uranio fu realizzata da un gruppo di scienziati italiani guidati da Enrico Fermi, bombardando un atomo di uranio con neutroni lenti.
Nel 1939 Hahn dimostrò sperimentalmente la fissione nucleare dell’uranio e del torio.
Queste scoperte portarono in pochi anni alla creazione della bomba atomica, un’arma di distruzione di massa utilizzata nella Seconda Guerra Mondiale: nel 1945 gli Stati Uniti ne sganciarono due sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki.
Nel dopoguerra altri paesi effettuarono test nucleari a scopo sia civile che bellico.
A partire dagli anni ’80 le grandi potenze nucleari, in particolare Stati Uniti e Unione Sovietica, firmarono il Trattato di non proliferazione nucleare per evitare rischi di escalation militare.
Le centrali nucleari producono energia sfruttano il calore generato dalle reazioni nucleari; il processo avviene all’interno del reattori. Oggi nel mondo esistono 423 reattori nucleari attivi: 92 negli Stati Uniti, 56 in Francia, 55 in Cina.
In Europa, il paese che ha investito di più in questo settore è la Francia, che nel 2021 ha ricavato il 43% dell’energia elettrica dal nucleare.
I ricercatori stanno lavorando sul nucleare di quarta generazione, che dovrebbe usare il piombo al posto dell’acqua per raffreddare i reattori.
La fusione nucleare è una reazione fisica in cui i nuclei di due o più atomi si uniscono formando il nucleo di un nuovo elemento chimico. È il meccanismo che dà origine alle stelle.
I reattori nucleari a fusione sono ancora in fase di progettazione, ma promettono di produrre energia pulita e illimitata prima del 2050.