Si una bomba de hidrógeno puede fusionar la mayor parte de su hidrógeno en una fracción de segundo, ¿por qué el sol tarda tanto tiempo en consumir...

Hay algo que no es completamente cierto en la implicación que parece hacer la pregunta: una bomba de HH no es como el Sol. Hay diferencias esenciales. Para empezar, la temperatura del centro solar (donde ocurren las reacciones de fusión) es de unos 15 millones de grados, mientras que la temperatura en el entorno en el que comienza una reacción de fusión de una bomba HH es de unos 100 millones de grados. Esto es importante, porque la temperatura es la que implica una mayor velocidad en el movimiento de los protones (núcleos de HH) Los protones deben tener mucha energía (mucha temperatura) para poder acercarse lo suficiente como para vencer su repulsión electrostática y fusionarse (al fin y al cabo son todos de carga positiva, y se repelen).

A 15 millones de grados (en el centro del Sol), se mueven a la velocidad promedio de 17001700 de la velocidad de la luz, es decir, 10 veces menos que la necesaria para que la fuerza nuclear fusione a los protones en un nuevo núcleo.

La velocidad promedio de los protones debe de ser al menos de una fracción 160160 de la velocidad de la luz para que tengan energía suficiente como para vencer esa repulsión electrostática y su fusionen.

Así pues, en principio no debería producirse esta cadena de reacciones de fusión (que es la real) en el centro del Sol:

¿Qué sucede entonces? ¿Por qué se produce la fusión si la temperatura solar no es suficiente para que los protones se acerquen lo suficiente? La respuesta la tiene, cómo no, la mecánica cuántica. La distancia mínima a la que se acercarán dos protones en una "colisión" (1) en el interior del Sol es incierta, y sigue cierta distribución de probabilidad. El secreto es que una pequeña fracción de parejas (2) se acercará lo suficiente (a un fermi (3) de distancia) como para que se produzca entre ellos la fusión.

Es decir, un protón del interior del Sol puede estar cinco mil millones de años colisionando con sus compañeros sin que en ninguna de dichas colisiones se acerque lo suficiente a su compañero para fusionarse.

Dado que existen aproximadamente 10561056 protones danzando, es seguro que se producirán fusiones continuamente en cantidad suficiente como para hacer brillar al Sol como lo vemos brillar, desparramando energía vivificante que en la Tierra se convierte en sustento de la vida.

Una bomba HH no puede funcionar así, porque sería menos efectiva que una cerilla en las manos de un niño: necesita temperaturas muchísimo más altas para producir la reacción en cadena de fusión de todo su contenido; esto se consigue mediante una explosión atómica (de fisión de Plutonio) previa en el seno de la bomba. Por eso la chispa que enciende una bomba HH es una bomba atómica que lleva en sus tripas.

Más información, aquí:

(1) Entrecomillo "colisión" porque como vemos no se trata de un choque como de dos bolas de billar; se trata de una interacción hasta una distancia mínima.

(2) Se estima que una de cada 10171017 eventos de protones "colisionando" acabará en una fusión.

(3) Un fermi es 10−1510−15 m : equivalente a un radio atómico.