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Aug 31, 2023

LK

Archiviato in: La frenesia dei superconduttori, spiegata. Trovare i modi migliori per fare del bene. Negli ultimi giorni ho ricaricato freneticamente gli account Twitter per cercare di imparare il più possibile

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La frenesia dei superconduttori, spiegata.

Trovare i modi migliori per fare del bene.

Negli ultimi giorni, ho ricaricato freneticamente gli account Twitter per cercare di imparare il più possibile su LK-99, il presunto superconduttore a temperatura ambiente e pressione ambientale che un team di fisici con sede in Corea del Sud afferma di aver identificato.

Forse è passata una settimana da quando ho imparato cos'è un superconduttore o perché è importante che sia a temperatura o pressione ambiente. Ma nel giro di pochi giorni sono passato dall’ignoranza quasi totale alla gioia totale per le possibilità promesse dalla tecnologia. A patto, ovviamente, che sia reale.

Anche tu puoi intraprendere questo viaggio dall'ignoranza alla vertigine. I dettagli su come realizzare e studiare i materiali superconduttori sono incredibilmente complessi e il lavoro in questione viene svolto da grandi team di fisici che operano all’avanguardia nel campo. Ma la scienza che spiega perché è importante è, al confronto, relativamente semplice.

La superconduzione a temperatura ambiente, se possibile, apre la porta a sconcertanti scoperte tecnologiche. Potrebbe rendere la trasmissione dell’elettricità molto più efficiente; si traducono in batterie elettriche con ricarica più rapida e maggiore capacità; consentire una pratica energia da fusione nucleare senza emissioni di carbonio; e rendere l’informatica quantistica – computer in grado di risolvere problemi troppo complessi anche per i computer esistenti più veloci – fattibile su scala molto più ampia.

Un superconduttore ampiamente utile e facile da produrre in grado di funzionare a temperature normali rappresenterebbe un enorme passo avanti. Diversi commentatori l'hanno paragonata all'invenzione del transistor nel 1947, una tecnologia senza la quale i successivi decenni di progresso informatico non sarebbero stati possibili. Anche se l’LK-99 in sé non rappresenta una svolta decisiva, la sua comparsa ha ravvivato l’interesse del pubblico nei confronti dei superconduttori in generale e serve a ricordare quanto preziosi potrebbero essere i progressi in questo settore.

Cominciamo dalle basi; se sei un elettricista o ricordi più di me la fisica delle scuole superiori, sentiti libero di saltare questa parte. (Mi scuso, signor Mehrbach, ho dimenticato tutto questo.)

L’elettricità scorre più facilmente attraverso alcuni materiali rispetto ad altri. Se un materiale trasporta facilmente l'elettricità, viene chiamato conduttore; in caso contrario, è un isolante. La maggior parte dei metalli sono ottimi conduttori e il rame in particolare è molto buono, motivo per cui viene spesso utilizzato per i cavi elettrici. (L'argento è ancora migliore, ma molto più costoso.) Vetro, plastica e legno sono buoni isolanti. Sto usando termini come “abbastanza buono” e “molto buono” perché la conduttività è uno spettro. Il rame non trasmette perfettamente le cariche elettriche; offre una certa resistenza, il che significa una certa perdita di elettricità lungo il percorso, solo molto inferiore alla maggior parte dei materiali.

All'estremità estrema dello spettro ci sono i superconduttori, che offrono letteralmente zero resistenza e perfetta conduttività. Che tali materiali esistano è piuttosto assurdo. I normali conduttori diventano più conduttivi quando si raffreddano e meno conduttivi quando si riscaldano, ma il cambiamento è continuo. I superconduttori, al contrario, hanno soglie rigide chiamate “temperature di transizione” oltre le quali un materiale diventa improvvisamente un superconduttore. Inoltre, la teoria alla base del funzionamento della maggior parte dei superconduttori (“teoria BCS”, una sigla dei cognomi dei fisici dietro di essa) è sorprendentemente semplice ed elegante.

"È una delle teorie più belle che si possano avere sulla materia condensata", mi ha detto Lilia Boeri, professoressa di fisica all'Università La Sapienza di Roma e una delle principali ricercatrici sulla superconduttività. “È un po' come una magia. Funziona magnificamente.

I fisici sanno che i superconduttori esistono dal 1911 e molte tecnologie esistenti, come le macchine per la risonanza magnetica, sarebbero impossibili senza di essi. Ma c'è sempre stato un problema. Ad oggi, gli unici superconduttori conosciuti devono essere estremamente freddi (piombo, ad esempio, i superconduttori a 447 gradi Fahrenheit negativi) o costituiti da materiali che si formano solo a pressioni estremamente elevate. (Abbastanza alto: un recente articolo molto controverso ha suggerito un materiale che si forma a 10.000 volte la pressione atmosferica, circa 10 volte la pressione sul fondo dell'Oceano Pacifico, e gli scettici lo considerano sospettosamente basso per realizzare un superconduttore). Rendere le cose super fredde e/o applicarvi tonnellate di pressione richiede una notevole energia, che a sua volta erode parte dei benefici che si ottengono da un superconduttore.