By Duellum71: Come lo “Stato di Hoyle” rende possibile la nascita della vita


Reazione di fusione stellare che porta alla formazione di Carbonio. Per decenni gli scienziati non sono mai riusciti ad effettuare i calcoli precisi dietro questa reazione

Riassunto: Dopo decenni senza successo, gli scienziati hanno calcolato lo stato di Hoyle. Lo stato di Hoyle è una forma ricca di energia del nucleo di carbonio ed è la chiave per comprendere la reazione di fusione che porta da gas elio in carbonio. Senza questo tipo di nucleo di carbonio, la vita non potrebbe esistere.

Dopo aver provato e riprovato senza successo per decenni, gli scienziati sono finalmente riusciti a calcolare lo “Stato di Hoyle”. Un calcolo basilare per capire e convalidare i modelli che abbiamo sull’origine della vita. “I tentativi per calcolare lo Stato di Hoyle sono stati senza successo dal 1954 ad oggi,” ha spiegato il Dr. Ulf-G.Meißner, dell’Università di Bonn. “Ma adesso ce l’abbiamo fatta!”

Lo stato di Hoyle è uno stato energicamente ricco di un nucleo di carbonio. E’ un passaggio importantissimo perché permette di spiegare l’origine stessa del carbonio e quindi è fondamentale per capire la vita terrestre che si costruisce partendo proprio da questo elemento. Il passaggio è da 3 nuclei di elio a 1 nucleo più grande di carbonio. Questa reazione di fusione avviene all’interno delle stelle più pesanti. Se lo “Stato di Hoyle” non esistesse, si sarebbero potuto formare solo pochissime tracce di elementi più pesanti come il carbonio, ma anche l’ossigeno, l’azoto ed il ferro… Senza questo tipo particolare di nucleo di carbonio, la vita come la conosciamo non sarebbe stata possibile.

L’esistenza e validità dello Stato di Hoyle è stata verificata sperimentalmente sin dal 1954, ma nessuno era mai riuscito a calcolarlo.
Questo tipo di carbonio consiste in solo 3, molto flessibili, nuclei di elio, legati insieme in una specie di nucleo nebuloso diffuso. E non avviene individualmente, ma avviene soltanto nella presenza di altre forme di carbonio.


Professor Sir Fred Hoyle (1915-2001), ha previsto lo stato di Hoyle nel 1950. Immagine di credito: Università di Cardiff

“Sarebbe come cercare di analizzare un segnale radio mentre il trasmettitore principale ed i trasmettitori secondari continuano a inferire gli uni con gli altri.” ha spiegato il Prof. Dr. Evgeny Epelbaum, dell’istituto della Fisica Teoria dell’Università Rurh di Bochum. Il principale trasmettitore è il nucleo di carbonio stabile di cui sono fatti gli esservi viventi. “Ma siamo interessati in uno dei nuclei instabili e ricchi di energia; cosi abbiamo separato in qualche modo il trasmettitore più secondario e debole dal segnale del trasmettitore principale. “

Quello che ha permesso questo calcolo è stato il miglioramento dell’approccio che i ricercatori hanno usato per permettere di calcolare tutte le forze nucleari coinvolte. Una grossa mano l’ha sicuramente data anche JUGENE, il supercomputer della Forschungszentrum Jülich. Questo supercomputer, basato sull’architettura Blue Gene sviluppata da IBM arriva ad una velocità di 1 PetaFLOPS. A questo, che è uno dei supercomputer più potenti al mondo, è servito ben 1 settimana per fare tutti i calcoli necessari. I risultati hanno confermato i dati sperimentali osservati cosi bene che i ricercatori hanno potuto affermare con successo di aver finalmente calcolato lo Stato di Hoyle.


La reazione di fusione che porta da gas elio in carbonio avviene all’interno delle stelle calde pesanti. Immagine di Credito: ESA / PACS / SPIRE / Consorzi MESS

“Adesso possiamo analizzare questa eccitante ed essenziale forma in cui si può presentare un nucleo di carbonio sotto ogni dettaglio” ha spiegato il Prof. Meibner. “Cercheremmo di determinare quanto è grande e qual’è la sua struttura. Questo significa anche che adesso possiamo fare un passo in avanti per capire come sono nati gli elementi chimici.”

Nel futuro, questo potrebbe anche permetterci di rispondere a domande molto più filosofiche usando la scienza. per decennio, lo Stato di Hoyle era un ottimo esempio per una teoria che spiega che le costanti naturali devono avere precisamente i loro valori sperimentali e non altri diversi, perché altrimenti non saremmo qui per osservare l’universo (il principio antropico). Il principio antropico venne enunciato in ambito fisico e cosmologico per sottolineare che tutte le osservazioni scientifiche sono soggette ai vincoli dovuti alla nostra esistenza di osservatori. Si è poi sviluppato come una ipotesi che cerca di spiegare le attuali caratteristiche dell’universo.

“Per lo Stato di Hoyle, questo signiica che deve avere esattamente la quantità di energia che ha, altrimenti non esisterebbe” ha spiegato il Prof. Meibner. “Adesso possiamo calcolare se, in un mondo diverso, con altri parametri, lo stato di Hoyle avrebbe un energia diversa quando si compara la massa di nuclei di elio”.
Se cosi fosse, questo confermerebbe sperimentalmente la teoria del principio antropico.

Fonte: http://www.astrobio.net/pressrelease/3959/how-the-hoyle-state-made-life-possible
Fonte: http://www.astrobio.net/pdffiles/news_3959.pdf
Fonte: http://www3.uni-bonn.de/Press-releases/fundamental-question-on-how-life-started-solved

Annunci