¿Por qué el hidrógeno-boro se denomina reacción de fusión?

Entonces, la pregunta básica es de dónde proviene el poder.

La energía de enlace total del boro-11 es de 6,928 MeV/nucleon mientras que el protón obviamente tiene una energía de enlace de 0 MeV/nucleon (no está unido a nada) mientras que los helios resultantes tienen una energía de enlace de 7,074 MeV/nucleon .

Generalmente, los nucleones querrán pasar de una energía de enlace baja a una alta; estas cantidades son secretamente negativas, al igual que la energía potencial gravitatoria es negativa, por lo que en su "objetivo" entrópico de difundir tanta energía como sea posible en todo el universo minimizando su estado de energía, los nucleones "quieren" aumentar su energía de enlace.

Ahora tiene razón en que parte de esta reacción califica como una especie de fisión y podemos ponerle números a eso, esos once nucleones ganan 0.146 MeV cada uno para una liberación total de 1.6 MeV. Pero el protón solitario logra la fusión en helio y aumenta su energía de enlace en 7,1 MeV. Entonces, del total de 8,7 MeV generados, algo así como el 80% proviene de la parte de fusión.

De hecho, creo que la razón para llamar a esto fusión en lugar de fisión es probablemente más simple que eso. El helio es en realidad extremadamente extrañamente estable dada su masa atómica. Prácticamente todos los demás isótopos encajan en una bonita curva en la que representamos la energía de enlace por nucleón frente a la masa total del núcleo. Esto aumenta aproximadamente linealmente desde cero hasta la energía de enlace del neón-20, antes de nivelarse con un máximo en el hierro-56 y una meseta hasta el estroncio-86, y luego una línea mucho más suave de pendiente decreciente para isótopos de masa aún mayor.

La convención predeterminada es básicamente ignorar la extraña estabilidad del helio y observar el resto de la curva, en cuyo caso las cosas más pesadas que el hierro-56 se “fisionan”, mientras que las cosas más ligeras se “fusionan”. Me imagino que otras personas ni siquiera miran el hecho de que el boro se está descomponiendo en helio, y mucho menos calculan qué porcentaje de la energía proviene de eso, al clasificarlo como energía de fusión. Lo que importa no es en qué se está convirtiendo, lo que importa a los efectos de la clasificación es cuán grande es, "es mucho más pequeño que el hierro, por lo que debe ser energía de fusión, no energía de fisión". Por lo que nos importa, tal vez esos nucleones podrían estar perdiendo energía y el protón está recibiendo suficiente energía para compensar.

Tienes razón en que una reacción de fusión nuclear ocurre cuando dos o más núcleos atómicos se combinan para formar uno más pesado. Sin embargo, una reacción de fusión no necesita liberar energía. También cabe destacar que los reactivos de fusión son núcleos atómicos, por lo que cuando se añade un neutrón a un núcleo como el uranio no hablamos de fusión nuclear sino de absorción de neutrones. La fisión nuclear ocurre cuando un núcleo se divide en dos o más núcleos atómicos, con la diferencia de que también puede hacerlo espontáneamente durante la desintegración radiactiva.

Entonces, cuando los núcleos de hidrógeno y boro-11 se combinan, se llama reacción de fusión, incluso si solo crea momentáneamente un núcleo excitado de carbono-12. Este núcleo excitado sufre una descomposición radiactiva a través de la fisión en tres partículas alfa como mencionas (compara el estado de Hoyle que tiene una vida media muy corta de$2.4\times10^{-16}~\mathrm{s}$). En última instancia, se producen tanto la fusión como la descomposición radiactiva por fisión. Dado que el primer paso que tiene que ser inducido artificialmente es la fusión, es suficiente llamarlo fusión Hidrógeno-Boro y la parte de la fisión se da por sentada aunque sea muy importante desde el punto de vista del cálculo de la energía.