Final post

In questo blog come esplicitato nella prefazione, si è cercato di analizzare la presenza della fisica nucleare all'interno del romanzo postmoderno Infinite Jest di David Foster Wallace. In tale opera l'autore è stato capace di descrivere una società, sì futuristica, ma non così distante dall'attualità, presentante tematiche che all'epoca (1996) potevano sembrare impensabili e che via via si stanno facendo più realistiche.

La fisica nucleare, scienza piuttosto giovane, sottobranca della fisica atomica, è quel ramo della scienza che si occupa del nucleo atomico e delle interazioni fra i suoi costituenti.

All'interno di questo "romanzo-mondo" l'autore tratta svariati elementi chimici legati a processi di reazioni nucleari come gli isotopi di uranio, plutonio ed idrogeno.
Inevitabile poi sono stati i collegamenti all'applicazione bellica della fisica nucleare come le testate termonucleari.
L'autore nel corso della sua opera ha citato nel dettaglio varie tipologie di reattori nucleari, come i reattori breeder, e di strumentazioni scientifiche complesse, come acceleratori di particelle e riflettori a diffusione di neutroni.
In un mondo pervaso da schizofrenia, malattia e dipendenza come quello descritto da D. F. Wallace ha trovato il suo posto anche la medicina nucleare, in particolare con la PET, una tecnologia diagnostica.
Nella società futuristica di Infinite Jest non poteva poi mancare la finzione, collegata alla fisica nucleare, sia in ambito scientifico con la fantomatica fusione anulare, sia in ambito geopolitico rappresentata dalla Grande Concavità, terra di mezzo fra il Canada e gli USA non riconosciuta da nessuna delle due parti in conflitto.
Concludendo, la fisica nucleare è stata utilizzata anche come sola analogia letteraria ma soprattutto nell'ambito dell'Eschaton, gioco di guerra ambientato in un periodo post conflitto nucleare, all'interno del quale i giovani tennisti dell'Einfield Tennis Academy perdevano la distinzione fra il reale ed il virtuale.

Reattori breeder

"reattori breeder, fabbriche di iniziatori, laboratori per la diffusione e la riflessione di neutroni [...]"(p.387)

I reattori breeder potrebbero essere il futuro del nucleare. Sono dei cosiddetti reattori autofertilizzanti: reattori in grado di sostenere reazioni a catena di fissione nucleare progettati in modo che consumino più reagente fissile di quanto sia stato introdotto nell'ambiente di reazione. Generalmente, in chimica nucleare, il rapporto fra queste due quantità è detto conversione e nel caso di reattori autofertilizzanti vale circa 1,2.
L'apparenza potrebbe ingannare, tali reattori non hanno vita illimitata perché se non venisse caricato altro materiale fissile il rendimento calerebbe portando la conversione sotto lo zero.
I principali reattori autofertilizzanti conosciuti sono: i reattori a neutroni veloci FBR (Fast Breeder Reactor) ed i reattori a neutroni termici TBR (Thermal Breeder Reactor), quest'ultimi non utilizzano più il ciclo plutonio-uranio come combustibile ma il ciclo torio-uranio.

(Video di una lezione dell'Università della Calabria sui reattori FBR) 

Il trizio, la sua produzione e l'acqua pesante

"[...] reattori veicolo per la produzione di trizio, impianti per l'acqua pesante, imprese semiprivate per la produzione di cariche missilistiche sagomate, acceleratori lineari[...]"(p.387)

Il trizio è un isotopo radioattivo dell'idrogeno il cui nucleo è formato da un protone e due neutroni.
Il decadimento caratteristico del trizio è il decadimento beta: un processo che prevede l'emissioni di particelle β, ovvero di particelle ad elevata energia come elettroni (β-) o positroni (β+).
In natura il trizio è presente nell'idrogeno atmosferico formato mediante processi di reazioni nucleari nell'alta atmosfera, grazie all'azione dei raggi cosmici.
Il trizio può anche essere ottenuto artificialmente. Il primo ad averlo ottenuto fu il luminare della fisica Ernest Rutherford che nel 1934 bombardò il deuterio, altro isotopo dell'idrogeno, con i cosiddetti deuteroni, equivalenti ad un nucleo di deuterio. Tali deuteroni sono spesso usati negli acceleratori di particelle.
Tutt'oggi il trizio viene prodotto facendo assorbire un neutrone ad un atomo di deuterio  in un reattore nucleare. In questo processo viene usato un cosiddetto moderatore per rallentare i neutroni detto: acqua pesante. L'acqua pesante, isolata per la prima volta da Gilbert Lewis nel 1933, è una particolare molecola d'acqua arricchita di deuterio che ne altera energia di legame e densità. Essa si trova in piccola percentuale in natura nei fondali oceanici, e può essere separata dall'acqua normale mediante processi di distillazione grazie alla differenza della sua temperatura di ebollizione con quella normale. Quest'ossido di deuterio viene anche utilizzato in un particolare processo di risonanza magnetica nucleare quando si ha come solvente l'acqua e come nuclide l'idrogeno.
Tornando al trizio, altra reazione nucleare che genera tale isotopo è il bombardamento del nucleo del litio con fasci di neutroni.
Il trizio è utilizzato come esplosivo per le testate termonucleari.

Plutonio arricchito

"Le fasce Eta di cotone nero -quelle che si usano da quando, Dio non voglia, muore qualcuno- rappresentano gli impianti di produzione di energia atomica dell'era non contemporanea al gioco, impianti per la produzione di uranio/plutonio arricchito[...]" (p.387)

Se dell'uranio e del suo utilizzo in fisica nucleare si è parlato in un post precedente, ora si esaminerà il plutonio arricchito.
Un esempio di plutonio arricchito è quell'isotopo Pu-239 che a seguito della cattura di un neutrone è diventato Pu-240, un isotopo con maggiore probabilità di andare incontro a fissione spontanea.
Il plutonio-240 non potrà mai essere ottenuto in maniera indipendente bensì dovrà essere presente solamente in una miscela con concentrazione inferiore rispetto all'isotopo 239.
Una peculiarità del plutonio 240 è quella di non poter essere utilizzato per costruire armi nucleari poiché essendo di difficile manipolazione e gestione potrebbe far detonare gli ordigni prima dell'innesco.

(Cliccare sulla foto per un approfondimento sul plutonio)

Testata termonucleare

"Ma se Hal avesse una Luger puntata contro e dovesse provarci, probabilmente inizierebbe spiegando che ciascuna delle 400 palle da tennis sgonfie dell'arsenale globale del gioco rappresenta una testata termonucleare da 5 megatoni."(p.386)

Una testata termonucleare è un'arma esplosiva che sfrutta l'energia prodotta da una reazione a catena di fusione nucleare.
Essendo un'evoluzione delle prime armi a fissione nucleare, questa tipologia di arma è di gran lunga la più presente negli arsenali nucleari degli stati.
Un esempio di arma termonucleare è la bomba all' idrogeno (bomba H). Essa sfrutta un primo procedimento analogo a quello utilizzato nelle testate a fissione, dividendo il nucleo atomico di un materiale fissile come l'uranio-235 od il plutonio-239, per permettere di raggiungere temperature tanto elevate da essere in grado di alimentare il processo di fusione nucleare.
Proprio questo duplice stadio è la ragione per cui queste tipologie di ordigni sono i più distruttivi di tutto lo scenario bellico, basti pensare che una bomba H sperimentata dall'Unione sovietica nel 1961 registrò una potenza, misurata in megatoni, circa 3125 volte maggiore della testata nucleare a fissione sganciata dagli USA su Hiroshima.
Personaggi notevoli per la costruzione di tali ordigni durante il periodo della Guerra fredda furono il fisico Andrej Dmitrievic Sacharov, per l'arsenale sovietico, e l'ungherese Edward Teller per quello statunitense.

Foto di una riproduzione dell'arma termonucleare sovietica sperimentata nel 1961 ("Bomba Zar")

L' analogia

"I temi di Madame sono imprevedibili ma allo stesso tempo in un certo senso ritmici, diciamo come la funzione d'onda probabilistica per la fisica subadronica, ecco l'esempio più calzante che si possa trovare."(p. 224)

Con "fisica subadronica" l'autore si riferisce a quella branchia della fisica riservata agli adroni. Gli adroni sono particelle subatomiche non elementari soggetta forza nucleare forte e formata da un fermione elementare detto quark spesso associato alla relativa antiparticella con segno di carica opposto detto antiquark.
Gli adroni sono divisi in tre sottogruppi: barioni formati da tre quark (come neutroni e protoni), mesoni formati da un quark ed un antiquark come ad esempio i pioni, ed infine i barioni esotici composti da più di tre quark.

(Cliccare sull'immagine per approfondire la fisica adronica ed i quark)

Uranio fissionabile U-235

"Una volta, l'anno precedente, Madame Psycosis aveva chiesto allo studente/ingegnere di scrivere il processo da laboratorio fai-da-te per trasformare la polvere di ossido di uranio nel buon vecchio fissionabile U-235"(p. 222)

L'U-235 è ovviamente l'isotopo dell'uranio con numero di massa, rappresentante il numero di nucleoni di un atomo, pari a 235.
Di conseguenza avendo l'Uranio numero atomico 92, l'Uranio-235 avrà 92 protoni e 193 neutroni.
La peculiarità di questo isotopo è data dal fatto che è in pratica l'unico isotopo fissile presente in natura (con circa un'abbondanza di 0,7%).
Per isotopo fissile si intende un isotopo con un alta probabilità di andare incontro a fissione nucleare se colpito con particolari neutroni aventi una determinata energia pari a 0,025eV, detti neutroni termici.
La reazione di fissione dell'uranio-235 inizia quando vi è "l'assorbimento" di un neutrone, passando ad un  numero di massa 236, e la relativa scissione in un atomo di bario ed uno di kripton, la cui somma dei numeri atomici coincide con quella dell'uranio (92) ma non quella dei numeri di massa (233) che è per tre unità inferiore a quella dell'uranio, tale comportamento è data dal fatto che tale processo prevede l'emissione di tre neutroni, più a dei raggi gamma,
L'importanza dell'emissione dei neutroni sta nel fatto che essa permette l'autopropagazione della fissione, quindi una reazione a catena, basta soltanto che uno di questi colpisca un altro isotopo di Uranio-235.
Gli utilizzi principali dell'uranio-235 sono: produrre energia nelle centrali nucleari e purtroppo quello  di produrre testate nucleari.

(Cliccare sull'immagine per approfondire gli utilizzi ed i processi)