Attacco alla fusione (nucleare) # 1

L’ipotesi di poter soddisfare il fabbisogno energetico di otto miliardi di persone parte proprio da esperimenti come questo: ottenere energia imitando quel che avviene da cinque miliardi di anni nel nostro Sole. Riferimento alla fusione nucleare, fenomeno fisico basato sulla possibilità di trasformare atomi leggeri di idrogeno in elio, leggermente più pesante, producendo calore. L’annuncio USA, ufficialmente previsto per oggi, è allettante, si parla di un sistema innovativo per ricavare energia: il laser. Il cosiddetto “sconfinamento inerziale” riguarda 192 raggi laser indirizzati su componenti di materia destinati a fondersi fra loro producendo energia. Vuol dire predisporre un piano per creare megajoule (unità di misura dell’energia) in modo illimitato, senza interferire gravemente con l’ambiente. Quando? Difficile fare una previsione certa, dipende da molti aspetti, ottimisticamente in una trentina d’anni. Il primo dato utile è già stato confermato. E fa riferimento a un test che ha fornito più energia di quella impiegata per produrla, evitando emissioni di carbonio: 2,1 megajoule consumati, a fronte dei 2,4 - 3 megajoule guadagnati. Il risultato è frutto del lungo lavoro effettuato dalla National Ignition Facility presso il Lawarence Livermore National Laboratory, in California. Perché è meglio della fissione nucleare? Per vari motivi. Innanzitutto la materia prima. Nella fissione si utilizzano elementi pesanti come l’uranio, difficili da reperire. Nella fusione si parla di isotopi di idrogeno, l’elemento più abbondante dell’universo, come il deuterio e il trizio; si differenziano solo per il numero di neutroni (uno per il deuterio, due per il trizio) e sono entrambi molto più facili da impiegare in campo industriale. Altro punto a favore della fusione, le scorie. In quest’ultimo processo fisico quelle prodotte sono inferiori a quelle derivanti dalle radiazioni della fissione, e possono essere gestite con maggiore efficacia. Di fatto, il problema centrale oggi, riferito alla fissione nucleare, è l’oggettiva impossibilità di stoccare i detriti in modo davvero redditizio. I depositi geologici prevedono l’accumulo di scorie radioattive a grandi profondità, all’interno di strati litologici composti da argille e salgemma, ma sono palliativi. In termini ambientali significa comunque interferire negativamente con il pianeta, senza contare il dinamismo terrestre figlio della tettonica a zolle, che in un futuro lontano potrebbe risputare tutto in superficie. L’uomo si sarà già estinto, ma potrebbero esserci ancora specie ben felici di fare a meno della quotidiana dose di plutonio. Promesse per il futuro? Dalla conferenza stampa di oggi dovremmo saperne di più, ma la fusione nucleare potrebbe rappresentare l’unica soluzione in grado di andare incontro a una specie in continuo sviluppo, crescita demografica e richieste assillanti di energia. Stiamo lavorando su più fronti e non è solo il laser a promettere la fusione nucleare. Recentemente sono stati ottenuti importanti risultati al Joint European Torus (JET), il più grande reattore al mondo per questo tipo di test, perso fra le campagne che circondano le strade fra Londra e Bristol. Basa la sua azione su un marchingegno altamente sofisticato appannaggio degli studi di fisica più avanzati testati proprio al JET: il tokamak. Potenti magneti superconduttori in grado di confinare e controllare reazioni chimiche ad altissima potenza, e con temperature superiori a quelle registrate nel nucleo stellare. Gioco forza fra temperature di milioni di gradi e lo zero assoluto. Anche per questo motivo, il risultato ottenuto al Lawarence Livermore National Laboratory, potrebbe offrire qualche garanzia in più.

Fusione nucleare: pronti al via?

La domanda che sorge è la stessa da decenni, da quando ci siamo resi conto che petrolio e carbone hanno i giorni contati. Dove andremo a recuperare fonti energetiche in grado di sostenere miliardi di persone? Fissione nucleare, pannelli fotovoltaici, pale eoliche, hanno sì dato risultati incoraggianti, ma per un motivo o per l’altro rischiano di non poter essere impiegati su larga scala. In particolare la fissione nucleare su cui s’è puntato dal dopoguerra in poi, ha mostrato tutti i suoi limiti. Senza rievocare i disastri di Chernobyl e Fukushima, c’è un problema insormontabile che a lungo andare potrebbe seriamente compromettere la salute del pianeta: le scorie radioattive. Nessuno ha ancora capito dove e come possano essere efficacemente smaltite. Ecco perché sobilla l’immaginario collettivo la notizia divulgata ieri dai laboratori inglesi dell’Università di Oxford: la possibilità di produrre energia tramite la fusione nucleare, che obbedisce a un processo fisico opposto a quello della fissione, evitando l’accumulo di rifiuti radioattivi.

Non è la prima volta che sperimentiamo la fusione nucleare. Gli studiosi del Joint European Torus (JET), il più grande reattore al mondo per questo tipo di test, perso fra le campagne che circondano le strade fra Londra e Bristol, aveva già dato esiti incoraggianti nel 1997: 21,7 megajoule di energia prodotta fondendo fra loro gli atomi più leggeri della materia. Ma oggi siamo andati oltre e i megajoule ottenuti in cinque secondi di gloria, sono stati 59. Presupposto ottimale per poter presto battezzare ITER, da International Thermonuclear Experimental Reactor, in pratica la prima centrale nucleare basata sullo stesso principio con cui le stelle irradiano l’universo. Di fatto, la fusione nucleare è un principio conosciuto, ma che nessuno è mai stato ancora in grado di realizzare. Per un motivo molto semplice: per avviarlo occorrono milioni di gradi.

Nelle stelle tutto ciò avviene senza problemi: il cuore del sole, per esempio, possiede una temperatura intorno ai quindici milioni di gradi. Diversa la situazione sulla Terra, oggettivamente incompatibile con un calore del genere; raggiungibile solo tramite centrali nucleari come quella, appunto, che sta sorgendo a Cadarache, nel Sud della Francia e che secondo le più rosee aspettative potrebbe iniziare a erogare energia dal 2035 in poi. Come? Con un marchingegno altamente sofisticato appannaggio degli studi di fisica più avanzati testati proprio al JET: il tokamak. Basato sull’azione di potenti magneti superconduttori capaci di confinare e controllare reazioni chimiche ad altissima potenza, e con temperature superiori a quelle registrate nel nucleo stellare. Altrettanto promettente l’ipotesi di avvalersi di un stellarator, per certi versi più vantaggioso del tokamak, ma più difficile da collaudare.

In ogni caso il meccanismo per l’ottenimento dei magajoule sarebbe sempre lo stesso. L’impiego di deuterio e trizio, due forme particolari d’idrogeno, l’elemento più abbondante dell’universo alla base dell’economia stellare, consentirebbe infatti la trasformazione della materia ordinaria in plasma; atomi caratterizzati da una carica elettrica, in grado di fondersi emettendo neutroni a vita breve, innocui per l’ambiente. Anche il boro, quinto elemento della tavola periodica, di poco più pesante dell’idrogeno, promette bene. In tal caso non si avrebbe nemmeno il rilascio di neutroni (a scapito, però, di una richiesta di energia maggiore per l’avvio delle reazioni chimiche). Le prospettive? Arrivare un domani a produrre energia pulita, decarbonizzando lo sviluppo economico e risolvendo definitivamente la dipendenza dagli idrocarburi. Al momento un’utopia, ma grazie a risultati come quelli di oggi seriamente auspicabile. Come ricorda Thomas Klinger, esperto di fusione del Max Planck Institut fur Plasmaphysik (IPP) di Greifswald, in Germania: “L’atmosfera è cambiata, ormai siamo così vicini alla fusione nucleare che ne sentiamo l’odore”.

A un passo dalla fusione nucleare (sulla Terra)

Difficile prevedere come varierà la popolazione a livello mondiale, ma è certo che se aumenterà sarà fondamentale essere in grado di sviluppare nuove forme di energia per soddisfare le esigenze di tutti. Carbone e petrolio stanno finendo e le rinnovabili fanno fatica a decollare. Ecco perché l’attenzione degli scienziati è rivolta all’ipotesi di fare avvenire sul nostro pianeta, quel che accade normalmente nel cuore delle stelle. La fusione nucleare è un processo che consente la produzione di immani quantitativi di energia ma avviene solo a temperature elevatissime. Appunto, nel cuore di una stella, dove si arriva ai milioni di gradi centigradi. L’alternativa sono centri di produzione energetica come l’Iter francese (da International Thermonuclear Experimental Reactor) che promette di arrivare a tanto entro il 2030. Oggi, però, abbiamo già ottenuto un bellissimo risultato: un processo energetico di fusione nucleare che si è protratto per cento secondi. Non in Francia, dove Iter vedrà la luce, ma in Cina, a Hefei, città a est del Paese. “Perché il costo del progetto è esorbitante”, dice Bernard Bigot, direttore generale di Iter, “e non può prescindere dalla collaborazione duratura e proficua fra molti paesi”. In Cina è già da un po’ che si effettuano esperimenti per poter avviare la fusione nucleare in Europa. È infatti in azione il reattore sperimentare East (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), una sorta di “sole artificiale”, tarato per raggiungere temperature estreme, impossibili da sostenere per le dinamiche terrestri. Lo scorso novembre il primo importante step: con il raggiungimento di una temperatura di cento milioni di gradi. Ora il traguardo di essere riusciti a prolungare questa condizione per più di un minuto e mezzo. Record, e grandi prospettive per il futuro: “Con questa macchina straordinaria, speriamo di contribuire in modo determinante allo sviluppo del primo impianto per l’energia nucleare derivante dalla fusione”, racconta Song Yuntao, fra i leader del progetto East. Siamo solo all’inizio. Perché, costi a parte, la finalità è quella di arrivare a 150 milioni di gradi per un tempo indefinitivamente lungo. Sennò l’energia non arriva. Ma è questa, senza dubbio, la strada da seguire. E per il 2025 potremmo davvero essere a buon punto; in Cina, ma anche nel reattore di Saint-Paul-lès-Durance. In Francia si arriverebbe così a imitare quel che accade normalmente negli astri, e che non ha nulla a che vedere con la fissione nucleare, se non per il coinvolgimento di specifiche realtà atomiche. Con la fusione si mira, di fatto, a fondere i nuclei dell’elemento più leggero, l’idrogeno, per ottenere atomi di elio, neutrini e soprattutto energia. Mentre la fissione opera al contrario, coinvolgendo atomi molto pesanti che vengono bombardati producendo energia. Le stelle funzionano con la fusione e quando avranno bruciato tutto l’idrogeno finiranno per fondere gli elementi via via più pesanti, fino al ferro, forse. La nostra stella ci offre l’esempio più esplicito, dove ogni secondo 600 milioni di tonnellate di idrogeno vengono trasformate in 596 milioni di tonnellate di elio: e come predicò Einstein per il rapporto massa/energia si avrebbero pertanto quattro tonnellate di massa tradotte in energia pura. Perché la fusione nucleare? Perché è molto più sicura e redditizia della fissione. Non si correrebbero rischi come quelli di Chernobyl; e in caso di malfunzionamento della centrale il processo si esaurirebbe da solo, senza impattare sull’ambiente. Non ci sarebbero gas serra, né produzione di pericolose scorie radioattive. Fra pochi anni la risposta definitiva che potrebbe rivoluzionare il cammino del genere umano.

Pronti al primo viaggio nel tempo?

Con il concetto di entropia spieghiamo il senso dell’universo ma anche della quotidianità. Se un uovo cade per terra frammentandosi in mille pezzi, sappiamo che non può tornare allo stato originario; suggerisce che ogni cosa tende al cosiddetto “disordine”, questa è l’entropia. Ma presuppone un altro parametro chiave: il tempo. Unidirezionale. Il tempo passa e non torna più, così come l’entropia determina il disordine di un sistema che non può più essere ripristinato. Sono concetti di natura fisica e chimica, ancora avvolti da molti dubbi; ma con una certezza: la nozione di tempo non è come l’abbiamo sempre immaginata. Ecco il succo del lavoro compiuto da un team di scienziati russi, in Svizzera; capaci di far tornare “indietro” il tempo, di una frazione infinitesimale, ma del tutto realistica. Hanno preso in considerazione l’attività degli elettroni e l’hanno sostituita con i qubit, vale a dire l’informazione quantistica, basata sui quanti per memorizzare ed elaborare dati: i quanti sono “pacchetti di energia” che spiegano la variazione di posizione degli elettroni ogni volta che vengono in contatto con particelle come i fotoni della luce; i fotoni eccitano l’elettrone che sale a un livello energetico superiore, per poi tornare allo stato iniziale, perdendo energia. Per capirci meglio, immaginiamo un tavolo da biliardo, prima dell’inizio di una partita, con il caratteristico triangolo di bocce situato dalla parte opposta rispetto al giocatore che partirà per primo. Questo è il punto zero elaborato dagli scienziati facendo funzionare un computer quantistico. Nella fase due il qubit perde la sua stabilità variando la sua posizione rispetto allo spazio (come accade con gli elettroni), riconducibile al momento in cui la palla colpisce il triangolo sparpagliando tutte le sfere. Dal livello zero si passa all’uno. Ora, sappiamo dalle leggi dell’entropia, che tendendo al disordine, non si può più tornare indietro. E invece nello step successivo si passa allo stadio iniziale, rispristinando (sempre metaforicamente) la geometria delle biglie. Il test ha evidenziato che i qubit tornavano allo stato iniziale nell’85% dei casi. Andrey Lebedev lavora all’ETH Dipartimento di fisica di Zurigo, in Svizzera. È qui che ha condotto i suoi esperimenti. Mettendo in luce qualcosa su cui si sta indagando da tempo, con un test effettivamente accattivante; ma che nulla ha a che vedere con la reale possibilità di viaggiare nel tempo. Nulla a che vedere con lo scienziato pazzo di Ritorno al futuro, o con le odissee interstellari di Star Trek. Siamo ancora nel campo delle probabilità scientifiche; e delle enigmatiche “perversioni” che caratterizzano l’infinitamente piccolo; in contrapposizione all’infinitamente grande dettato dalla relatività. E proprio Einstein sosteneva l’ambiguità del tempo, perché in funzione del punto di vista dell’osservatore: la paradigmatica storiella del gemello che parte per un viaggio nello spazio, torna a casa e scopre il fratello molto più vecchio di lui, è eloquente. Il tempo è passato per uno, ma non per l’altro. Poi è arrivato Schrodinger a stabilire che un gatto in una scatola può essere sia vivo che morto: contemporaneamente. Questo nuovo esperimento che parafrasa la meccanica quantistica, non fa altro che riconfermare l’inesattezza del nostro pensiero collettivo; il tempo è un concetto arbitrario che dipende strettamente dalla nostra percezione della realtà. Molto probabilmente assai lontana dalla verità. 

Nobel 2017: premiate le onde gravitazionali

Qualche tempo fa si parlava di onde gravitazionali, e della nuova prova che conferma la validità delle teorie di Einstein. Oggi, dunque, si torna sull'argomento. Perché gli scienziati coinvolti nello studio si sono aggiudicati il Premio Nobel per la Fisica 2017. Uno di questi è Barry Barish, 81 anni, nato a Omaha, negli Stati Uniti; poi professore emerito al California Institute of Technology e membro del Comitato Scientifico del GSSI Gran Sasso Science Institute a L'Aquila. Sì, Italia. E dunque, possiamo esultare un po' anche noi: c'è qualcosa del nostro Paese dietro a questa prestigiosa vittoria. Perché le prove dell'esistenza delle onde gravitazionali, dopo le osservazioni del 2015 effettuate con l'antenna americana Ligo, si sono ripetute ad agosto di quest'anno, grazie all'azione dell'italianissima antenna Virgo; un interferometro che si trova a due passi da Pisa, risalente al 2003. 

Due buchi neri si sono scontrati (per un fenomeno noto con il termine di coalescenza) e hanno consentito agli scienziati di registrare ancora una volta un segnale di onde gravitazionali. Due anni fa la notizia della loro scoperta fece molto scalpore, ma in pochi compresero il significato del fenomeno. Il riferimento è a "increspature" dello spazio-tempo; immaginabili pensando a un immenso tappeto di gomma che viene deformato dal contatto con qualunque tipo di oggetto dotato di una massa. O si può pensare a una biglia che scivola su un telo deformandolo. Einstein aveva ipotizzato la loro esistenza, ma fino ai giorni nostri non era stato possibile verificarlo con le apparecchiature a disposizione. Oggi invece le onde gravitazionali possono essere "viste", e studiate; ed è sempre meno oscuro il motivo della loro straordinaria velocità e della "firma" che le contraddistingue raccontandoci le "memorie" del cosmo. Un traguardo molto importante per la fisica, e per chiunque ami riflettere filosoficamente sul trascorrere del tempo. 

Un invito a considerare ancora più significativa la teoria della relatività di Einstein, e a imparare a contestualizzare il succedersi delle ore, in rapporto alle condizioni in cui ci si viene a trovare. Motivo per cui la fisica oggi trionfa. Parlando, dunque, anche italiano. «E' stata premiata la globalità della scienza», dice Federico Ferrini, direttore dell'Osservatorio Gravitazionale Europeo. Perché è davvero il frutto di un connubio fra fisica, tecnologia e cosmologia. E apre nuovi scenari per quel che riguarda l'applicazione di strumenti hitech di ultima generazione che potranno fare luce sui tanti misteri che ancora circondano l'universo. E di nuovo sulle onde gravitazionali. «I telescopi dell'Istituto Nazionale di Astrofica (Inaf) stanno già lavorando per ottenere le prime "immagini" delle loro sorgenti», afferma Nichi D'Amico, presidente del centro italiano. Con Barry Barish, ci sono anche Kip Thorne (77 anni) e Ray Weiss (85 anni). Il primo, berlinese, lavora da sempre al Massachusetts Institute of Technology (Mit) e ha diritto al 50% del Premio; il secondo, americano di Logan, dopo la laurea a Princeton, ha occupato la cattedra di fisica teorica al California Institute of Technoloy (Caltech), e si è aggiudicato l'altra metà con Barish. 

Ma sono tantissime le persone che hanno lavorato con questi tre luminari per gratificare ancora una volta le intuizioni einsteniane. Il Nobel per la Fisica 2017 non può infatti prescindere dai 1500 fisici provenienti da tutto il mondo (di cui 200 italiani) che hanno contribuito a comprendere la natura delle onde gravitazionali. E da oggi, dunque, sarà lecito pensare in grande. E pensare a Lisa, il gioiello dell'Esa, che vedrà la luce nel 2034; e basandosi sull'azione di tre satelliti, potrà scandagliare le onde gravitazionali provenienti da sistemi di stelle binarie presenti nella nostra Via Lattea. 

La bomba H e i test coreani

La sismologia oggi non previene ma almeno è in grado di ponderare con efficacia la qualità e la quantità di energia sprigionata dal cuore terrestre. Se si tratta di "fisiologici" movimenti delle faglie si parla di terremoti, se però questi "sussulti" non sono coerenti con la geologia di un certo luogo, allora si può verosimilmente ipotizzare lo scoppio di un ordigno potente. Ecco perché il Servizio geologico americano e le autorità sudcoreane non ci hanno messo molto a capire che qualcosa non è quadrato a nord di Kilju, nella Corea del Nord, area già interessata in passato dai test nucleari. Poi la conferma con il comunicato ufficiale del paese asiatico che ha ammesso di avere condotto un test con una bomba nucleare all'idrogeno. Tutto torna. Ma cosa significa disporre di una bomba all'idrogeno e cosa la distingue da un tradizionale ordigno nucleare?

Edward Teller, la bomba H porta a lui. Fisico ungherese di Budapest, naturalizzato statunitense, scappa dall'Europa per fuggire alla tirannia nazista. Con lui ci sono menti come John von Neumann, fra i più grandi matematici della storia, ed Eugene Wigner, genio della meccanica quantistica. E' il "clan degli ungheresi". Seconda guerra mondiale, decolla il Progetto Manhattan coordinato da Robert Oppenheimer, altro fisico di fama internazionale, esperto di stelle di neutroni e buchi neri. Si basa su una serie di studi condotti dalla Prima guerra mondiale in poi. Con essi l'uomo prova per la prima volta a bombardare gli atomi con particelle ad alta energia. Si sa che l'atomo è costituito da protoni carichi positivamente che controbilanciano gli elettroni negativi situati all'esterno, all'interno di spazi chiamati orbitali; cambia però il numero di neutroni nel cuore dell'atomo che possono variare in uno stesso elemento costituendo i cosiddetti isotopi. E proprio su questo principio si basa il gioco dell'energia nucleare.

La bomba atomica, detta anche bomba A, funziona per via di un processo noto col termine specifico di fissione nucleare. Un atomo pesante viene destrutturato in frammenti più leggeri. Esempio pratico, l'uranio-235. Se questo processo avviene repentinamente e in modo incontrollato si ha una liberazione eccezionale di energia: quel che ha portato a Little Boy. E' il nome in codice della bomba sganciata su Hiroshima durante il secondo conflitto mondiale. Tre metri di lunghezza per un diametro di quasi un metro e circa 4mila chili. Come si arriva alla bomba H?

Ripartiamo da Teller e arriviamo all'incontro con Enrico Fermi - Nobel italiano per la fisica - avvenuto nel 1941. E' quest'ultimo infatti a suggerire al fisico ungherese la possibilità di utilizzare l'enorme calore prodotto da una comune esplosione atomica per riscaldare una massa di deuterio (un isotopo dell'idrogeno), e arrivare alla fusione nucleare, ottenendo una potenza mai sprigionata prima dall'uomo. Si cerca in pratica di imitare ciò che accade normalmente sulle stelle. Oppenheimer continua i suoi studi sulla bomba A e delega la bomba a idrogeno a Teller e a due suoi collaboratori. In realtà spera che non arrivino da nessuna parte, perché evidentemente la bomba atomica tradizionale ha già fatto abbastanza danni. Non è d'accordo Teller che va avanti per la sua strada giungendo all'obiettivo: la prima bomba H funzionante.

Il "prototipo" viene lanciato il 1 novembre 1952 a 5mila chilometri dall'arcipelago delle Hawaii e disintegra l'isola di Eugelab, creando un cratere sottomarino largo quasi due chilometri e profondo cinquanta metri. Ivy Mike, così è battezzato, è cinquecento volte più potente delle due bombe a fissione lanciate su Hiroshima e Nagasaki. Gli specialisti parlano di 10,4 megatoni, equivalenti a 10,4 milioni di tonnellate di tritolo. Non basterebbero tutti gli ordigni utilizzati nei due conflitti bellici mondiali per equiparare la sua potenza. La notizia viene tenuta a bada dai media e resa nota solo da Harry Truman, presidente degli Stati Uniti, il 7 gennaio 1953. Ma ormai la corsa agli armamenti nucleari è irrefrenabile. Si arriverà a una variante ancora più potente della bomba H, con l'impiego del cobalto.Il futuro? Chi può dirlo. Il primo test nucleare della storia è avvenuto il 16 luglio 1945, all'interno del Progetto Manhattan. L'ultimo poche ore fa. Una decina i paesi coinvolti, compresi Francia, Inghilterra, India e Pakistan. Le stime indicano 2.044 test nucleari (pari alla potenza di 35mila bombe di Hiroshima) dal 1945 al 1996, con l'avvento del Trattato di bando complessivo dei test nucleari (CTBT). Con esso si proibiscono i test nucleari in qualsiasi ambiente e in qualsiasi stato. C'è solo un piccolo particolare. Non è mai entrato in vigore e continua a essere mal tollerato da molti paesi. Uno fra questi è la Corea del Nord.

I segreti della bomba H

All'indomani del disastro nord coreano, oggi ne parlo su Il Giornale... per tutti gli altri articoli di scienze rimando a La Rivista della Natura, con cui collaboro da più di un anno:

Google ordina il computer atomico

Comunicare nello spazio e sulla terra in modo da non essere mai intercettati e poter quindi consegnare senza problemi un messaggio segreto: è il sogno di ogni governo, di tutti i servizi di intelligence, e, in fondo, di ognuno di noi, abituati a scambiarci informazioni via mail o tramite Facebook con il timore di essere "scoperti". O volendo dare voce all'immaginazione, potremmo azzardare di più, pensando a una realtà aliena che ci attacca e che alla fine perde la sfida con i terrestri, perché dotati di un sistema di "messaggistica" impossibile da decifrare. Attualmente, però, tutto ciò è un'utopia. Perché la comunicazione tradizionale attuale si basa sulle onde radio e la fibra, messaggi che possono essere "letti" e "manipolati". In pratica se qualcuno spedisce un dato criptato secondo il sistema attuale, può essere scoperto perché c'è chi può individuare la "chiave di lettura". Da oggi però le cose potrebbero cambiare grazie all'invenzione di un futuristico sistema di comunicazione basato sull'impiego dei fotoni. Sono le particelle elementari della luce. Cos'hanno di diverso dagli altri messaggeri? Non possono essere intercettati e quindi "rubati". Se non distruggendoli. Non è facile comprenderlo perché presuppone conoscenze avanzate di fisica, che fra le altre cose concerne il famoso paradosso di Schroedinger, tale per cui un gatto è allo stesso tempo vivo e morto.

Ma proprio in questi giorni un team di scienziati italiani ha reso noto di essere riuscito a comunicare tramite la luce. «E' una prima assoluta nel mondo'», ha detto il presidente dell'Asi, Roberto Battiston. Trasmissioni dati quantistiche erano state finora tentate a Terra, ma su distanze dieci volte inferiori».

Alcune informazioni sono state "impacchettate" sottoforma di raggi quantizzati e spedite verso il satellite Lares, lanciato nello spazio nel 2012; da qui hanno poi raggiunto di nuovo la superficie terrestre, portando con sé i dati che servivano al test. E' il successo ottenuto dai ricercatori del Centro di Geodesia spaziale di Matera dell'Agenzia Spaziale Italiana (Asi), in collaborazione con gli esperti dell'Università di Padova. Il messaggio quantistico inviato nello spazio ha viaggiato per 1.700 chilometri. Un record. Prima si era arrivati a 144 chilometri. Non è la prima volta in assoluto che si arriva a una comunicazione a livello quantistico. Precedentemente il fenomeno era stato ottenuto fra le Isole Canarie di La Palma e Tenerife, coinvolgendo gli strumenti dell'Optical Ground Station dell'Esa. Anche in questo caso è stato possibile appurare lo scambio di informazioni fra due fotoni sottoforma di qubit (assimilabili ai classici bit).Interessa tanto questa notizia, perché è in corso una vera e propria gara per riuscire a elaborare il primo sistema di comunicazione quantistica ufficiale. In questo modo ci si potrebbe avvantaggiare dell'ipotesi di poter usufruire per la prima volta di messaggi impossibili da codificare. Che si muovono a grandissima velocità. Non è solo una questione legata alla possibilità di impiego in campo militare perché da qui si aprono nuove sfide; tipo quella di poter creare il primo centro di comunicazione quantistica spaziale. Compito che in un futuro non tanto lontano potrà essere assolto per esempio della stazione spaziale internazionale. E da qui si può partire per lo scenario più fantascientifico: il teletrasporto. Perché se è vero che oggi siamo riusciti a spedire dei minimessaggi quantistici, un domani c'è chi spera di poter inviare corpi e oggetti da una parte all'altra del pianeta. O dove solo la più fervida immaginazione può suggerire; come nei bellissimi esempi offerti da film come Star Trek e Stargate. 

A caccia di neutrini

Si chiama South Pole Telescope e aiuterà l'uomo a far luce su due grossi misteri della scienza: l'energia oscura e le caratteristiche dei neutrini. Ubicato in Antartide, a 2800 metri di quota, è entrato in funzione cinque anni fa. Il progetto finanziato dalla National Science Foundation si basa sull'azione di uno specchio di dieci metri predisposto per osservazioni nelle lunghezze d'onda sub-millimetriche. Con questo sistema si mira a mappare la radiazione cosmica di fondo, individuando ammassi di galassie. «La cosiddetta Cosmic Microwave Background rappresenta un'immagine dell'universo quando aveva 400mila anni», dice Bradford Benson, dell'università di Chicago, «quando ancora non s'erano formati pianeti e stelle. Ha viaggiato per quasi 14 miliardi di anni, e durante il suo “cammino” ha raccolto informazioni importantissime sulla natura del cosmo». In questo ambito rientrano anche i neutrini cosmici ad altissima energia, parte degli sciami prodotti dai raggi cosmici primari che colpiscono l'atmosfera. «Con i dati accumulati dal telescopio antartico saremo in grado di comprendere i segreti della energia oscura e risalire alla massa del neutrino», rivela Benson, dell'università di Chicago. «I neutrini, in particolare, sono tra le particelle più abbondanti nell'universo: circa mille miliardi di neutrini passano attraverso di noi ogni secondo, anche se difficilmente ne accorgiamo perché raramente interagiscono con la materia 'normale'». L'esistenza dei neutrini è stata proposta nel 1930; sono stati rilevati 25 anni più tardi, ma la loro massa non è nota. Nel modello standard vengono pertanto considerati privi di massa, benché gli ultimi test condotti nel mondo affermino il contrario. Una prova deriva dai laboratori nazionali del Gran Sasso dove si è osservata per la prima volta la metamorfosi di un neutrino in modo diretto, fenomeno alla base dell'ipotesi di una massa particellare. Se si dovesse risalire alla massa del neutrino sarebbe possibile proporre una teoria di Unificazione di tutte le interazioni fondamentali (elettro-debole, forte, gravitazionale) in una unica Super Forza, originatesi nelle primissime fasi di sviluppo dell'universo. La materia ordinaria, inoltre, potrebbe non essere stabile come oggi sembra, poiché sarebbe verosimile il decadimento del protone e la conversione tra leptoni (come l'elettrone) in barioni (protone, neutrone...). Con la massa del neutrino, infine, sarebbe possibile dar ulteriore credito alla cosiddetta teoria delle Super-stringhe, basata sull'ipotesi di esistenza di particelle infinitesimali non ancora conosciute.

Scoperta la particella di Dio... forse

Sarà vero o non sarà vero? Per la prima volta degli scienziati rivelano di avere scoperto il fantomatico bosone di Higgs, la particella di Dio, ma c'è già chi tende a calmare gli animi, suggerendo che la notizia celerà di sicuro qualche sorpresa. E che, quindi, si dovrà fra poco ripetere tutto daccapo (è già successo). La notizia è stata diramata dal Daily Mail, riferendosi a una conferenza stampa sull'argomento organizzata per il 4 luglio. Secondo gli studiosi la particella di Dio è stata scoperta al 99,99%, un traguardo che viene inseguito da 48 anni, a partire dagli studi di Peter Higgs dell'Università di Amburgo. I test sono stati compiuti presso l'acceleratore Lhc di Ginevra, con i due esperimenti battezzati “Atlas” e “Cms”, basati sugli scontri fra protoni per analizzare le particelle prodotte. Si è utilizzata un'energia di 7,2 TeV, che un domani potrà essere incrementata, portando, verosimilmente, a scoperte ancora più dettagliate: “Credo che siamo a un passo dall’annuncio della scoperta”, commenta Marco Napolitano, Ordinario di Fisica nucleare e subnucleare dell’Università 'Federico II' di Napoli, interpellato da Il Fatto, “che d’altronde era stata già prefigurata alla fine dell’anno scorso”. Alla fine del 2011, infatti, un’altra conferenza del Cern aveva annunciato di aver individuato un indizio del bosone di Higgs, ma “la precisione statistica non era abbastanza significativa. Attualmente, invece, si dovrebbe aver raggiunto un’accuratezza tale da determinare la scoperta vera e propria” commenta Napolitano. A questo punto tutti si chiedono cosa cambiarà nelle nostre vite ora che è stato scoperto il misterioso bosone... Beh, non cambierà nulla, semplicemente aiuterà a confermare il cosiddetto “modello standard”, vale a dire il modello al quale ci rapportiamo per spiegare i tanti segreti dell'universo. Il modello standard prevede, infatti, l'esistenza di una serie di “ingredienti” universali, fra cui il bosone di Higgs. Si riferisce a una famiglia di dodici particelle, i messaggeri delle tre forze che agiscono nell'infinitamente piccolo: forza forte, elettromagnetica e forza debole. Di esse fanno parte anche fotoni e gluoni, la colla della materia. Ma chi li “gestisce”? Il bosone di Higgs, appunto, sempre teorizzato, ma mai confermato ufficialmente. Se non l'avessimo scoperto, quindi, sarebbe la prova che dell'universo non abbiamo ancora capito nulla. Dalle ricerche fatte a Ginevra ermerge che il bosone di Higgs possiede una massa intorno ai 125 GeV/C^2, una massa attesa, riconducibile ad altre particellle. “I dati confermano con la soglia dei 5 sigma, vale a dire una probabilità di scoperta che sfiora il 100%”, rivela sul Corsera Gian Francesco Giudice, teorico del Cern e autore di Odissea nello zeptospazio, un viaggio nella fisica dell'Lhc ( Springer ). “Anzi”, continua Giudice, “si sono intravisti effetti che farebbero pensare all'esistenza di altre particelle, dunque un ampliamento del disegno teorico fin qui immaginato. Per questo bisognerà indagare ulteriormente”. Alla ricerca di un nuovo bosone di Higgs.

100 anni di modelli atomici

Dagli elettroni ai protoni, passando per neutroni, quark, pentaquark e l'ultima misteriosa particella scoperta pochi giorni fa in Illinois. Dall'antichità a oggi sono stati fatti molti progressi nello studio della natura dell'atomo, ma ancora si è lontani dalla comprensione definitiva del nocciolo della materia. I prossimi obiettivi? Identificare il bosone di Higgs e chiarire le caratteristiche dei neutrini, alla base della materia oscura

È passato esattamente un secolo dal giorno in cui Ernest Rutherford (1871-1937), chimico e fisico neozelandese, compie un esperimento per confermare il modello atomico sviluppato una decina di anni prima da Joseph John Thomson (1856-1940). È il primo modello ufficiale secondo il quale un atomo è rappresentato da una sfera fluida di materia caricata positivamente, neutralizzata da particelle appena scoperte, cariche negativamente, gli elettroni. Rutherford bombarda un sottile foglio d'oro, situato fra una sorgente di particelle alfa e uno schermo. Le particelle attraversano la lamina e lasciano una traccia del loro passaggio, dando l'opportunità allo scienziato di constatare che, se i raggi alfa non vengono deviati, significa che l'atomo è ancora più complesso di quello studiato da Thomson: esiste, infatti, fra gli elettroni e il nucleo uno spazio vuoto assai ampio, dove sono rintracciabili le cariche elettriche negative che ballonzolano intorno al cuore atomico. A questo punto Rutherford teorizza il neutrone, pur non potendolo confermare: quest'ultimo verrà scoperto ufficialmente nel 1932 da James Chadwick (1891-1974), successo che gli permetterà di ottenere il premio Nobel.

Sono dunque trascorsi cento anni dalla nuova teoria avanzata da Ernest Rutherford, ma ancora siamo ben lontani dal comprendere nei dettagli la natura infinitesimale della materia. Pare una paradosso, eppure, più ci si addentra nei meandri della subatomica, più sembra che ci sia sempre qualcosa di nuovo da scoprire, qualcosa che sfugge sempre anche alle apparecchiature più sofisticate. L'ultima conferma è avvenuta poche settimane fa presso il Tevatron, l'acceleratore di particelle del Fermi National Laboratory a Batavia, in Illinois. Qui i fisici hanno potuto sperimentare l'esistenza di una nuova particella, ancora priva di un nome. Stavano dando la caccia al famigerato bosone di Higgs, la famosa “particella di Dio”, quando si sono accorti di un segnale incomprensibile, verosimilmente assimilabile a un fenomeno fisico sconosciuto: delle 10mila collisioni particellari analizzate, 250 sono risultate anomale, e tutto farebbe, appunto, pensare al decadimento di una nuova realtà elementare. Altre considerazioni verranno fatte nel corso dell'anno, e verso la fine del 2011 i ricercatori saranno in grado di chiarire definitivamente la questione.

Dalla scoperta del neutrone a oggi, si sono comunque succedute numerose scoperte nell'ambito del cosiddetto Modello Standard - teoria che descrive tutte le particelle elementari - che hanno completamente rivoluzionato il disegno schematico di Rutherford. Dopo il '32 è la volta dell'antiprotone e dell'antineutrone, rispettivamente le antiparticelle di protone e neutrone. Al primo giungono nel '55 Emilio Segré (1905-1989) e Owen Chamberlain (1920-2006), al secondo l'anno dopo Bruce Cork. Ma la vera sorpresa arriva a metà degli anni Sessanta, quando si evidenzia che neutroni e protoni non sono la vera base della materia, poiché esistono particelle ancora più piccole: i quark. Le mettono in luce i fisici statunitensi Murray Gell-Mann (1929-vivente) e George Zweig (1937-vivente), che ereditano il nome da Finnegans Wake, un romanzo di James Joyce. I quark rappresentano una nuova famiglia nella fisica delle particelle, tenuto conto del fatto che ne esistono sei tipi: up, down, charm, strange, top e bottom; a loro volta caratterizzati da antiparticelle antiup, antidown, anticharm. Un neutrone è formato da due quark down e un up, mentre un protone è composto da due quark up e un quark down. E non è finita qui.

Nel 2003 è la volta dei cosiddetti pentaquark. Sono particelle subatomiche composte da un gruppo di cinque quark, quattro quark in coppie dette diquark e un antiquark. Le osserva, dopo vari test giudicati poco attendibili presso l'Istituto di fisica nucleare di San Pietroburgo, Takashi Nakano (1964-vivente), dell'Università di Osaka, in Giappone. Altrettanto misteriosa una particella scoperta nel 2009 da un team di scienziati italiani, al lavoro presso lo Stanford Linear Accelerator Center, in California. Qui è stata evidenziata la particella Ds (2317), appartenente alla superfamiglia dei mesoni, microstrutture della materia rappresentate da un quark e un antiquark. In questo caso il riferimento è, dunque, a un atomo formato da un antiquark più leggero, l'antiquark strange, in orbita attorno al quark più pesante charm: qualcosa che prima d'ora non era mai stato visto.

E le sfide del futuro? Sono ancora tutte da scrivere. Uno degli obiettivi principali dei fisici, a parte l'identificazione del bosone di Higgs, è approfondire la natura dei neutrini, particelle elementari con una massa da 100mila a 1 milione di volte più piccola di quella dell'elettrone. Lo scorso anno, intanto, si è giunti a un importante risultato presso i laboratori del Gran Sasso: gli esperti hanno, infatti, rilevato e misurato le caratteristiche di alcune particelle provenienti dal sole, verificando la loro capacità di oscillare fra due stati differenti, muonico e tauonico. Da qui, fra le altre cose, si potrà partire per comprendere i misteri della materia oscura, che occupa gran parte dell'universo.

Elettrone

È la prima particella a essere scoperta. Joseph John Thomson la evidenzia osservando i raggi catodici, sensibili ai campi elettrici e magnetici e assimilabili a particelle cariche negativamente. La sua massa è pari a circa 1/1836 di quella del protone.

Protone

È una particella dotata di carica elettrica positiva, con una massa vicina a quella del neutrone. La scopre Ernest Rutherford, anche se era già stata intuita anni prima dal fisico tedesco Eugene Goldstein. Un protone è composto da tre quark, due up e un down.

Neutrone

Particella subatomica priva di carica elettrica, con una massa leggermente superiore a quella del protone. Costituisce con quest'ultimo il nucleo degli atomi. Un neutrone, fisicamente classificato fra i barioni, è costituito da due quark down w un quark up.

Neutrino

Particella elementare caratterizzata da una massa da 100mila a 1 milione di volte inferiore a quella dell'elettrone. Viene battezzata da Enrico Fermi. Non ha carica elettrica e interagisce con la materia solo attraverso la forza di gravità e la forza nucleare debole.

Antineutrone

Viene identificata nel 1956 tramite esperimenti di collisione protone-protone presso il Lawrence Berkeley National Laboratory. Come il neutrone non ha carica elettrica, ma a differenza di quest'ultimo è composta da antiquark. È una fra le particelle più difficili da osservare.

Quark down

Viene detto quark di prima generazione con una carica elettrica negativa e una massa compresa fra i 3,5 e i 6 MeV (megaelettrovolt). Appartiene alla famiglia dei fermioni, distinta da quella dei bosoni per obbedire al cosiddetto “Principio di esclusione di Pauli”.

Quark up

È il quark più leggero in assoluto, la cui massa, però, non è ancora stata identificata con precisione. Interagisce tramite la forza nucleare forte, caratteristica che l'accomuna a tutti gli altri quark. È un costituente fondamentale dei nucleoni, particella subatomica del nucleo atomico.

Bosoni W e Z

Sono particelle elementari mediatrici della forza nucleare debole. Esistono due tipi di bosone W, rispettivamente con carica elettrica negativa e positiva. Il bosone Z, invece, è neutro. Entrambi hanno un peso considerevole, circa cento volte quello del protone.

Quark top

Particella scoperta nel 1995 presso il Fermilab di Chicago. Fra le particelle elementari è la più massiva, assimilabile al peso del nucleo atomico dell'oro. Decade quasi esclusivamente in un bosone W e un quark bottom.

Mesone esotico

È costituito da una coppia di quark e da una coppia di antiquark. La sua esistenza viene ipotizzata per la prima volta negli anni Settanta, ma viene confermata solo nel 1997. La prova è stata ottenuta tramite test effettuati fra particolari mesoni e un bersaglio di idrogeno liquido.

Pentaquark

Particella subatomica rappresentata da cinque quark, quattro quark in coppie dette diquark e un antiquark. Non tutti gli scienziati, però, sono convinti della sua esistenza. Nell'esperimento noto come g11 eseguito in USA si è cercata invano la conferma del pentaquark, inviando raggi gamma su un bersaglio di protoni.

Particella X

È l'ultima della lista, ma non ha ancora un nome. È stata individuata un mese fa presso il Fermilab di Chicago. Secondo gli esperti è simile al bosone di Higgs, ma è più pesante. Potrebbe rappresentare una nuova forza della natura.

DOMANDE RADIOATTIVE

Quali sono le radiazioni nocive per l'uomo?

Sono soprattutto quelle "ionizzanti". Queste radiazioni (in rosso nel grafico) sono rappresentate dai raggi x e dai raggi gamma: possono provocare la rottura dei legami chimici del DNA, predisponendo a mutazioni genetiche nell'individuo e all'insorgenza di gravi patologie.

Quante sono le centrali nucleari in Europa?

Sono 195 le centrali nucleari oggi attive in Europa. Tredici sono collocate a meno di 200 chilometri dai nostri confini. Le province italiane esposte a maggior rischio, secondo l'Agenzia Nazionale per la protezione ambientale, sono Cuneo, Torino, Aosta, Varese, Sondrio, Bolzano, Udine e Trieste.

Da quanti punti è composta la scala internazionale degli eventi nucleari e radiologici (INES)? Si possono fare degli esempi?

1. Anomalia. Qualsiasi violazione dei limiti operativi in un impianto nucleare.
2. Guasto. Atucha, Argentina, 2005: gli addetti furono esposti a un livello di radiazioni superiore al limite annuo.
3. Guasto grave. Sellafield, Gran Bretagna, 2005: una massa consistente di rifiuti radioattivi fuoriuscì da una tubatura incrinata dentro un impianto di contenimento secondario. Nessuna radiazione fu rilasciata nell'ambiente, e non ci furono feriti.
4. Incidente con conseguenze locali. Tokaimura, Giappone, 1999: le scorie raggiunsero una massa critica, causando una fissione che espose gli addetti alla radiazione. Due le vittime. (La prima valutazione per l'incidente nucleare di questi giorni n Giappone).
5. Incidente con conseguenze significative. Three Mile Island, USA, 1979: parziale fusione nucleare del "nocciolo" del reattore.
6. Incidente grave. Kryshtym, Unione Sovietica, 1957: l'esplosione di un serbatoio di scorie di alto livello rilasciò materiale radioattivo nell'ambiente. (Seconda valutazione per l'incidente nucleare di questi giorni in Giappone).
7. Incidente catastrofico. Chernobyl, Unione Sovietica, 1986: rilascio esteso di materiale dal nucleo del reattore con gravi conseguenze sulla salute e sull'ambiente.

Cosa diceva il decalogo del Ministero della Sanità rilasciato in Italia il 1 maggio 1986, all'indomani del disastro nucleare di Chernobyl?

Evitare di consumare vegetali a foglia larga e frutta
Non esporsi alla pioggia
Non bere acqua piovana o di serbatoio
Evitare che i bambini giochino all'aperto
Lasciare le scarpe sull'uscio di casa
Non consumare latte fresco
Lavare spesso le mani ed il volto
Lavare i capelli dopo l'esposizione alla pioggia
Lavare gli indumenti usati all'esterno
Spolverare con frequenza i locali domestici

Il reattore di Chernobyl

La radioattività è presente anche in natura?
Sì. Esiste una emissione naturale e continua in qualsiasi parte del Pianeta non prodotta dall’uomo. Si chiama “fondo di radioattività naturale” ed è una fonte di radiazioni ionizzanti dovuta a cause naturali, di origine terrestre come gli isotopi radioattivi di elementi naturali contenuti nella crosta terrestre, sia di origine extraterrestre per via della radiazione cosmica.

A quanto equivale l’assorbimento “naturale”?
La media mondiale della dose di radioattività assorbita da un essere umano è pari a 2,4 millisievert (mSv) per anno, ma varia da luogo a luogo.

Cos’è il sievert?
Il sievert è l’unità di misura dei raggi assorbiti dai tessuti umani: equivale a 1.000 millisievert, parametro di riferimento per stabilire i livelli di contaminazione.

Si corrono pericoli a mangiare pesce crudo proveniente dal mare del Giappone?

Nessun rischio. Di solito il pesce crudo che arriva sulle nostre tavole non è di provenienza giapponese. Ma anche fosse, occorre parecchio tempo prima che attraverso la catena alimentare le sostanze inquinanti si accumulino passando dal plancton ai molluschi e ai piccoli pesci fino a concentrarsi in pesci di grandi dimensioni come i tonni e gli squali.

Se il nocciolo dei reattori di Fukushima dovesse fondere, la radioattività emessa potrebbe raggiungere anche l'Italia?

La distanza del Giappone è tale che anche una grossa quantità di materiale radioattivo (gas e polveri) si disperderebbe nell’atmosfera fino a diventare quasi inoffensiva prima di raggiungere l’Italia.

La radioattività? Si trasmette come una malattia infettiva

Una persona colpita da radiazioni può rendere radioattivo un altro essere umano e provocargli le sue stesse malattie? È la domanda che si sono posti degli studiosi statunitensi e la risposta sembra essere affermativa. Tempo fa erano stati condotti degli esperimenti su cellule umane in laboratorio: dai test emergeva che la radioattività poteva essere potenzialmente trasmissibile anche tra esseri viventi, ma mancava una prova concreta. Ora questa prova arriva da esperimenti condotti sulle trote. Gli scienziati hanno bombardato una coppia di trote con raggi X, per poi metterle a contatto con un’altra coppia di trote sane, mentre nella vasca dapprima occupata dai pesci radioattivi venivano lasciati liberi altri due esemplari ittici della medesima famiglia. Dopo qualche settimana, gli scienziati hanno prelevato campioni tessutali dai diversi animali coinvolti nei test, e hanno visto che in ognuno di essi c’erano cellule morte a causa di elementi radioattivi, e la presenza di proteine spia che indicano che un certo organismo è stato contaminato. Anche nell’uomo potrebbe dunque accadere la stessa cosa; ma gli esperti aspettano di compiere nuovi studi prima di pronunciarsi ufficialmente. Innanzitutto c’è da individuare il mediatore chimico che consentirebbe agli atomi radioattivi di passare da un corpo all’altro. La notizia fa comunque scalpore: ché un conto è sapere che un indumento radioattivo emana radiazioni (si pensa ai camici usati nelle centrali nucleari), capo che poi può tranquillamente essere eliminato, un altro è sapere che anche un uomo può essere “infetto” per via delle radiazioni e “infettare” il prossimo. Lo studio è stato condotto dai biologi della McMaster University dell’Ontario (Canada), guidati Colin Seymour e Carmel Mothersill, e pubblicato sulle pagine della rivista Environmental Science & Technology.

Nel 2013 il via ai lavori per la realizzazione della prima centrale nucleare italiana

Due giorni fa l'incontro ufficiale fra Silvio Berlusconi e Vladimir Putin. E la decisione del premier italiano: entro il 2013 partiranno i lavori in Italia per la prima centrale nucleare. La prossima mossa? Sensibilizzare l'opinione pubblica all'importanza delle centrali nucleari. Le statistiche, infatti, dicono che non tutti gli italiani sono a favore di questa forma di energia. Il 54% degli abitanti dello Stivale ritiene indispensabili le centrali, ma nessuno le vuole nella propria provincia. Le centrali nucleari fanno paura. Non tanto per il potenziale pericolo di incidenti con rilascio di immani quantità radioattive, bensì per la consapevolezza che le aree geografiche a ridosso dei reattori, sono quelle dove la percentuale di incidenza di determinate patologie è più alta che altrove. Lo attesterebbero alcuni studi condotti in Gran Bretagna negli ultimi anni. Mentre la rivista scientifica Environmental Heatlh, sulla base di uno studio condotto in Germania, dice che le bassissime dosi di radiazioni riscontrabili nei pressi di una centrale, potrebbero essere innocue per gli adulti, ma non per i neonati e per i feti in via di sviluppo nel grembo materno. Sotto la lente degli esperti l'ipotesi che i radionuclidi (gas nobili come kripton, argon, xeno) liberati nell'aria insieme al vapore acqueo dalle centrali, entrino a far parte della catena alimentare, contaminando tutto e tutti (per migliaia di anni). Anche fra i politici regna un certo disappunto. Pochi concordano con Berlusconi. Renata Polverini, per esempio, sostiene che il "nucleare nessuno lo vuole", alludendo a se stessa e a Roberto Formigoni. Totalmente contrari gli esponenti di centro-sinistra. In prima linea per il no al nucleare ci sono i presidenti della Puglia Nichi Vendola e della Sardegna Ugo Cappellacci. "In Sardegna non c'è spazio per le centrali nucleari", rivela Cappellacci. "Dovranno passare sul mio corpo prima di fare una cosa simile". Si pensa, in ogni caso, alla realizzazione di quattro reattori nucleari che dovrebbero essere costruiti secondo gli accordi del vertice bilaterale dalla joint venture italo-francese. In ballo (inevitabilmente) cifre da capogiro. In 10-15 anni dovrebbero essere spesi 30miliardi di euro. I dati sono stati forniti da Confindustria. Ma dove potrebbero sorgere le nuove centrali nucleari? Ci sono vari comuni in lizza, che riceverebbero bonus economici ragguardevoli. In tutto ci sarebbero da smistare 10milioni di euro. Tra i centri potenzialmente interessati a ospitare una centrale sul proprio territorio ci sono Caorso, Trino Vercellese, Monfalcone, Chioggia, Mola di Bari, Termoli, Oristano, Borgo Sabotino, Garigliano, Palma e Scansano Jonico. L'idea è quella di privilegiare le zone marittime dove sarebbe più semplice sfruttare grosse quantità d'acqua per raffreddare i reattori. 2.596.792 sono i metri cubi di acqua che occorrono ogni giorno per raffreddare un reattore nucleare che produce 1000 MegaWatt. Secondo un'equazione elaborata dall'Union of Concerned Scientists degli Stati Uniti, si tratta di 30.05 metri cubi di acqua al secondo, corrispondenti a un terzo della portata del Po a Torino. Con ciò non stupisce sapere che in Francia il 40% di tutta l'acqua consumata viene utilizzata per il funzionamento delle centrali nucleari.

La storia del nucleare in Italia risale al dopoguerra, quando, nel 1955, all'indomani della conferenza "Atomi per la pace", venne dato il via alla realizzazione di tre impianti nucleari basati sull'azione dei reattori di tipo BWR e PWR di origine statunitense e di tipo Magnox di origine britannica. Il primo centro nucleare sorge a Latina nel 1963. Nel giro di due anni ne nascono altri due: Sessa Aurunca e Trino. Nel 1996 l'Italia è al terzo posto, dopo Usa e Gran Bretagna, fra i paesi in grado di ottenere il più alto quantitativo di energia elettrica da una fonte nucleare. Nel 1970 a Caorso viene inaugurata la quarta centrale nucleare. La situazione si mantiene stabile fino al 1986, anno in cui l'esplosione del reattore di Chernobyl manda in tilt ogni proposito di affidarsi all'energia nucleare. Con il referendum del 1987 viene dato l'addio alle centrali nucleari. Troppi rischi. L'opinione pubblica è in defaillance. Ufficializzano la chiusura delle centrali, tra il 1988 e il 1990, i Governi Goria, De Mita e Andreotti VI. Dagli anni Novanta la mancanza di energia prodotta dal nucleare viene, dunque, compensata dall'aumento dell'utilizzo dei combustibili fossili e dall'incremento delle importazioni di "energia" da altri paesi. Si ritorna a parlare di nucleare nel 2005.
La patata bollente viene affidata al ministro dello Sviluppo Economico, Claudio Scajola, che propone di costruire dieci nuovi reattori, in modo da coprire il 25% del fabbisogno energetico del Belpaese. Secondo Scajola associando questo 25% al 25% verosimilmente ottenibile da altre fonti rinnovabili, si arriverebbe a fare a meno del 50% dell'energia ricavata dallo sfruttamento dei combustibili fossili che determinano gravi ripercussioni ambientali, sono esauribili, e predispongono ad attriti geopolitici fra le nazioni. Giustifica così la sua presa di posizione: "L'Italia è l'unico fra i paesi del G8 che non usa l'energia nucleare nella produzione di elettricità". E per ciò che riguarda le proteste degli ambientalisti dice che "questa forma di energia può considerarsi a giusto titolo parte integrante dell'economia verde, assicurando la riduzione delle emissioni di gas serra". In questo momento, nel mondo, lo sfruttamento dell'energia nucleare consta dell'attività costante di 436 reattori pari a 370,407 GW. Certo, molte cose sono cambiate rispetto al dopoguerra. Le centrali di oggi sono molto più efficienti e sicure delle prime. Oggi, in particolare, si sente sempre più spesso parlare di "nucleare di nuova generazione". A cosa si allude? A centrali nucleari che, in realtà, non vedranno la luce prima del 2030. Sono rappresentate da un gruppo di sei famiglie, che si differenziano dai vecchi reattori per i costi, le materie prime utilizzate per il loro funzionamento, la maggiore capacità di smaltimento delle scorie radioattive. Fra i cosiddetti reattori "Very-High Temperature Reactor (VHTR)" possiamo, per esempio, citare il rettore nucleare ad acqua supercritica (SCWR): viene detta "critica" la temperatura al di sopra della quale una sostanza non può esistere allo stato liquido. Opera a circa 374 gradi centigradi e a pressioni di 22,1 MPa. Tra i reattori "Veloci Autofertilizzanti (fast-breeders)" possiamo, invece, ricordare i Gas-Cooled Fast Reactor (GFR), reattori nucleari a neutroni veloci refrigerati a gas: il reattore è raffreddato a elio con una temperatura pari a 850 gradi centigradi. In tutti i casi, comunque, i reattori nucleari si basano sul cosiddetto processo della fissione nucleare. Con essa il nucleo di uranio 235, plutonio 239 (fra gli elementi più pesanti della tavola periodica) vengono bombardati con neutroni o altre particelle producendo energia. La prima rudimentale fissione nucleare risale al 22 ottobre 1934. Protagonisti furono gli italianissimi "ragazzi di via Panisperma", guidati da Enrico Fermi.

Alla (ri)conquista della 'particella di Dio'

Lhc, Large Hadron Collider. Un anno dopo. Presso il Cern, centro europeo per la ricerca nucleare, il gigantesco acceleratore di particelle – con 27 chilometri di circonferenza – tornerà in funzione. L’appuntamento ufficiale è per il mese di ottobre. L’anno scorso si bloccò subito dopo l’inaugurazione per via di un banale errore: alle 11,20 del 19 settembre 2008, durante un esperimento su alcuni magneti, un collegamento elettrico saltò, bucando il contenitore dell’elio liquido, refrigerante che mantiene Lhc a – 271 gradi, temperatura necessaria per il funzionamento della gigantesca macchina. Dunque si torna a parlare delle eccezionali scoperte che si potranno fare con l’acceleratore di particelle, fra cui la famosa “particella di Dio”, il cosiddetto “Bosone di Higgs”, la cui esistenza non è mai stata confermata. Ecco i quattro esperimenti in programma secondo http://www.radio24.ilsole24ore.com/

Cms, Compact Muon Solenoid - Cerca insieme ad Atlas il Bosone di Higgs. Cms e Atlas sono gli esperimenti principali di Lhc ed andranno alla ricerca della cosiddetta particella di Dio, il Bosone di Higgs, la particella che conferisce la massa a tutte le particelle che costituiscono la materia conosciuta. Esplorerà la natura della materia e le forze fondamentali che governano l'universo. Sebbene gli obiettivi di Cms e Atlas siano gli stessi, Cms utilizza soluzioni tecnologiche diverse e magneti progettati di conseguenza per raggiungere il suo obiettivo.

Lhc Beauty (LHCb) detector - Progettato per rispondere ad una domanda precisa: esiste l'antimateria e dove è andata a finire? Durante il Big Bag, secondo gli scienziati, c'erano in eguale quantità materia ordinaria e antimateria, la sua controparte. Ma oggi non c'è traccia di antimateria, ad esempio non esistono stelle o galassie di antimateria. Per questo Lhc Beauty investigherà sulla sottile differenza tra materia e antimateria studiando un tipo di particella, chiamata "beauty quark".

Alice - Ricostruirà attraverso collisioni ad altissima energia tra nuclei di piombo, i momenti successivi al Big Bang, un milionesimo di secondo dopo il BB. Gli scienziati sperano di ricreare lo stato della materia esistente in quei momenti: un plasma di quark e gluoni con una temperatura di mille miliardi di gradi raggiunta un milionesimo di secondo dopo il Big Bang durata solo qualche frazione di secondo. Una materia allo stato liquido a causa delle altissime temperature dell'universo primordiale. Alice studierà questo plasma come si espande e come si raffredda, per capire i processi che hanno gradualmente dato luogo alle particelle che costituiscono la materia dell'universo attuale.

Atlas - È uno degli esperimenti principali di Lhc, il suo scopo è cercare la materia oscura. È enorme: alto 25 metri, lungo 45 e pesa circa 7mila tonnellate. È grande quanto metà cattedrale di Notre Dame e pesa quanto la Torre Eiffel. Atlas insieme a Cms andranno alla ricerca del Bosone di Higgs, e dai sotterranei scavati sotto Meyrin, in Svizzera, guarderà verso lo spazio per cercare nuove dimensioni, microscopici buchi neri e le prove dell'esistenza della material oscura.