di Marco Cagnotti

In California c’è un enorme palazzo, alto dieci piani e vasto come tre campi di calcio. E’ zeppo di macchinari sofisticatissimi, costati miliardi di dollari. Occupa centinaia di scienziati e di ingegneri. E tutti lavorano intorno al nucleo, grande quanto un granello di pepe. Ma in quel granello di pepe c’è forse il segreto della fusione nucleare, la fonte di energia che sostiene le stelle per miliardi di anni. E che forse potrebbe diventare realtà sulla Terra già entro quest’anno.

La fusione nucleare la sappiamo produrre da più di mezzo secolo: con gli ordigni termonucleari. Il concetto è semplice: si prendono nuclei atomici leggeri, come l’idrogeno e i suoi isotopi deuterio e trizio (che hanno rispettivamente uno e due neutroni in più), e li si fa scontrare per produrre nuclei più pesanti, come l’elio. Siccome però i nuclei sono positivi, bisogna opporsi alla repulsione reciproca. Quindi sono necessarie pressioni e temperature elevatissime, fino a molti milioni di gradi. Se lo scopo è quello di distruggere, si può anche pensare “Chissenefrega!” e lasciare che tutto esploda a piacere, innescato da un’atomica tradizionale a fissione: ecco la bomba a idrogeno. Se invece se ne vuole ricavare energia, è necessario produrre la fusione in maniera dolce, controllata e confinata. E’ un sogno: energia praticamente inesauribile (perché ricavata dall’idrogeno, facilissimo da estrarre dall’acqua) e con pochissime scorie radioattive.

La via maestra è considerata, da molti anni, quella dei tokamak: macchine a forma di ciambella nelle quali il plasma a milioni di gradi è confinato da campi magnetici. I risultati ottenuti finora sono tuttavia modesti. Ed è ancora lontano lo scopo finale: ottenere più energia di quanta se ne consuma. Il progetto internazionale più promettente, ITER, sembra impantanato in una palude di eccessi di spesa e resistenze politiche.

In parallelo, tuttavia, non è mai stata trascurata la via della fusione a a confinamento inerziale, basata su un principio differente: far implodere l’idrogeno fino a raggiungere le temperature che innescano la fusione. Fra i centri di ricerca all’avanguardia c’è il Lawrence Livermore National Laboratory, presso il quale è stata costruita la National Ignition Facility (NIF). Costata 10 anni di lavoro e 3,5 miliardi di dollari, la NIF non ha solo scopi lodevoli. Gli Stati Uniti l’hanno progettata anche per simulare gli effetti delle esplosioni nucleari. Ma di fatto la fusione potrebbe arrivare anche da lì. Almeno, è quanto prospettano i ricercatori che ci lavorano in un articolo pubblicato nei giorni scorsi su “Science”.

L’esperimento consiste nel bombardare con 192 fasci laser un bersaglio grande quanto un granello di pepe racchiuso in un cilindro d’oro grosso come una gomma da cancellare. Nel bersaglio si trovano deuterio e trizio, che vengono fatti implodere e, fondendosi, producono elio e 1,8 MegaJoule di energia. Almeno in teoria. In pratica presso il NIF hanno realizzato l’esperimento ma con un bersaglio privo degli isotopi dell’idrogeno. E sono arrivati a 0,7 MegaJoule e 3,3 milioni di gradi. Scopo di questi test preliminari è anzitutto verificare che il bersaglio sia colpito simmetricamente. E poi scoprire come interagiscono i fasci laser con il plasma di atomi d’oro che si staccano dal cilindro. Il timore dei teorici era che si producesse una sorta di diffrazione capace di disperdere i fasci laser. Invece no: il plasma rappresenta anzi un fattore positivo. Ora si tratta di verificare se tutto funziona anche con un bersaglio vero. Bisognerà vedere se la fusione sarà uniforme e simmetrica. Ma, se così fosse, si ricaverebbe più energia di quanta è stata consumata. E avremmo acceso un Sole in una scatola. Riusciranno i nostri eroi? Intanto in maggio riprenderanno gli esperimenti con i bersagli fittizi, in luglio si valuteranno i risultati e, se tutto sarà andato bene, in ottobre si partirà con il deuterio e il trizio. E poi si vedrà.



Mentre i laser fanno il proprio lavoro in California, presso il Plasma Science & Fusion Center del Massachusetts Institute of Technology (MIT) un magnete da mezza tonnellata levita sospeso in un campo elettromagnetico. E’ il Levitated Dipole eXperiment (LDX), collaborazione fra il MIT e il Dipartimento di Fisica Applicata e di Matematica Applicata della Columbia University. In un articolo comparso nei giorni scorsi su “Nature Physics” i ricercatori dell’LDX raccontano come siano riusciti a sviluppare delle turbolenze che condensano il plasma senza perdite di energia, invece di disperderlo: un fenomeno già osservato nei campi magnetici dei pianeti ma solo ora riprodotto per la prima volta in laboratorio. Tanto basta per sviluppare la fusione? Per adesso certamente no. Né sarebbe possibile: questo particolare magnete è troppo piccolo e ce ne vorrebbe un altro molto più grande. Ma è già qualcosa ed è molto promettente. E ancora una volta guardi su, vedi una cosa interessante, ci ragioni, ti accorgi che torna utile qui e la riapplichi quaggiù a tuo uso e consumo. Poi dicono che l’astrofisica non serve a niente.



Cortesia immagini: LLNS, LLNL, DOE