Francesca Mancuso È senza dubbio il riscaldatore d'acqua più veloce del mondo. Raggiunge 100mila gradi Celsius in meno di un decimo di picosecondo. Quest'ultimo è un millesimo di miliardesimo di secondo. Un tempo così ridotto da essere difficile anche solo da immaginare
È senza dubbio il riscaldatore d’acqua più veloce del mondo. Raggiunge 100mila gradi Celsius in meno di un decimo di picosecondo. Quest’ultimo è un millesimo di miliardesimo di secondo. Un tempo così ridotto da essere difficile anche solo da immaginare.
A riuscire in questa impresa è stato un team di scienziati guidati da Carl Caleman del Center for Free-electron Laser Science di DESY e della svedese Uppsala University. I ricercatori hanno trasformato un potente laser a raggi X nello “scaldabagno” più veloce del mondo, raggiungendo 100.000 gradi Celsius in meno di un decimo di picosecondo.
L’esperimento ha prodotto uno stato d’acqua “esotico”, dal quale i ricercatori sperano di saperne di più sulle caratteristiche del liquido più importante della Terra.
Gli scienziati hanno utilizzato il laser presso lo SLAC National Accelerator Laboratory, negli Stati Uniti, per produrre raggi X estremamente intensi e ultra-brevi in un getto d’acqua.
“Non è il solito modo di far bollire la tua acqua. Normalmente, quando riscaldi l’acqua, le molecole saranno semplicemente scosse più forte A livello molecolare, il calore è movimento. Ciò può essere ottenuto, ad esempio, tramite il trasferimento di calore da una stufa o direttamente con le microonde che fanno oscillare avanti e indietro le molecole d’acqua sempre più velocemente al passo con il campo elettromagnetico” spiega Caleman.
Il riscaldamento prodotto nel corso dello studio era diverso. I raggi X ad alta energia hanno perforato gli elettroni delle molecole d’acqua, distruggendo così l’equilibrio delle cariche elettriche. A quel punto, improvvisamente gli atomi sentono una forte forza repulsiva e iniziano a muoversi violentemente. In meno di 75 femtosecondi, ovvero 75 milionesimi di miliardesimo di secondo l’acqua passa da liquida a plasma. Quest’ultimo è considerato il quarto stato della materia, in cui gli elettroni sono rimossi dagli atomi, portando a una sorta di gas elettricamente carico.
“Ma mentre si trasforma da liquido a plasma, rimane ancora alla densità dell’acqua liquida, poiché gli atomi non hanno il tempo di muoversi significativamente”, ha detto il co-autore Olof Jönsson dell’Università di Uppsala.
Questo stato esotico dell’acqua non è nulla che possa essere trovato naturalmente sulla Terra. Ha caratteristiche simili a quelle del plasma del sole e del gigante gassoso Giove, ma ha una densità inferiore. Inoltre, è più caldo del nucleo della Terra.
“L’acqua è davvero un liquido strano, e se non fosse per le sue caratteristiche peculiari, molte cose sulla Terra non sarebbero così come sono, in particolare la vita” ha sottolineato Jönsson.
Questa è solo la prima parte dell’esperimento. In futuro, gli scienziati cercheranno di saperne di più sulle proprietà generali dell’acqua e delle molte anomalie, tra cui la conduttività termica e la densità, tutte importanti per la vita sulla Terra. Ma non solo. Anche se scalare questo tipo di tecnologia richiederà del tempo, pensare di riscaldare l’acqua ad altissime temperature in un battito di ciglia apre una vasta gamma di applicazioni in termini di risparmio energetico.
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