Sonofusione: la fusione nucleare in un bicchiere dacqua
di La Redazione
La sonofusione è un metodo per ottenere la fusione nucleare, sostanzialmente semplice da descrivere
in maniera divulgativa. Lo scopo dellesperimento è di raggiungere allinterno di un liquido
deuterato condizioni di temperatura e pressione molto elevate tali da permettere linnesco di una reazione di fusione termo-nucleare.
da Scienza e Conoscenza n. 33.
Molto spesso la fusione nucleare è associata a esperimenti e ricerche portati avanti al di fuori
dellaccademia, in maniera indipendente rispetto alla ricerca scientifica classica condotta in
università o presso gli enti di ricerca ministeriali. Eppure anche ricercatori che operano in
istituti ed enti pubblici stanno portando avanti ricerche di grande interesse su questo tema. È il
caso della sonofusione, esperienza che vuole ricreare la fusione nucleare coprimendo bolle di vapore
presenti in un liquido attraverso la pressione di onde sonore. Walter Bonivento ricercatore presso
lINFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) di Cagliari ci racconta questa esperienza.
Da cosa nasce linteresse del vostro gruppo per la sonofusione? Come mai avete deciso di intraprendere questa ricerca?
Ci siamo interessati a questo esperimento sulla fusione fredda e in particolare sulla sonofusione
essendo venuti a conoscenza di un esperimento portato avanti negli Stati Uniti da un ricercatore
russo, il dottor Taleyarkhan: la sua esperienza ci ha incuriosito e ci siamo messi nellottica di replicarla.
Qual è stata la disponibilità economica e mentale della ricerca accademica nei confronti di questa ricerca?
In principio di diffidenza. Ma nonostante qualche difficoltà iniziale, lINFN (Istituto Nazionale di
Fisica Nucleare) lente di ricerca per cui lavoro ha stanziato i fondi necessari per portare
avanti il progetto. Nel nostro Ente accanto ai grandi esperimenti, come quelli a LHC, che seguono
linee di ricerca istituzionali, hanno sempre convissuto piccoli esperimenti atti a esplorare nuove
idee. Da questi piccoli esperimenti poi, in caso di esito positivo, si sono evoluti esperimenti più grandi.
Può spiegarci che cosè la sono fusione?
La sonofusione è un metodo per ottenere la fusione nucleare, sostanzialmente semplice da descrivere
in maniera divulgativa. Lo scopo dellesperimento è di raggiungere allinterno di un liquido
deuterato condizioni di temperatura e pressione molto elevate tali da permettere linnesco di una reazione di fusione termo-nucleare.
Questo esperimento si può ottenere comprimendo in maniera violenta, mediante un campo di pressione
acustica, una bolla di vapore che è stata in precedenza creata allinterno del liquido deuterato: le
condizioni di temperatura e pressione allinterno della bolla diventano tali da portare alla fusione.
Il punto di partenza dellesperimento è il fenomeno della sono-luminescenza, noto fin dal 1933, che
è stato più volte replicato anche dal nostro gruppo. Una bolla di vapore contenuta in un liquido e
catturata da un campo stazionario di pressione si comporta sostanzialmente come un oscillatore
forzato non lineare ed emette luce: è stato recentemente dimostrato che nella bolla si raggiunge lo stato di plasma.
Con la sono-luminescenza si arriva ad avere allinterno della bolla una temperatura che si aggira
attorno al milione di gradi, fatto già di per sé stupefacente se pensiamo che attorto alla bolla ci
troviamo a temperatura ambiente. Ma a questa temperatura non cè la fusione, che si ottiene a 100
milioni di gradi. Il presupposto dellesperimento è dunque quello di aumentare la temperatura
allinterno della bolla per guadagnare due ordini di grandezza e passare così dalla sonoluminescenza
alla sonofusione. Per fare questo è necessario lavorare sul miglioramento dei parametri sperimentali
della sonofusione e quindi: utilizzare pressioni acustiche molto alte (dellordine di 15 bar);
liquidi con unalta resistenza alla rottura e altamente degasati; utilizzare idrocarburi deuterati con una bassa temperatura; passare dalla singola bolla a un cluster di bolle.
Ci sono stati altri esperimenti di sonofusione nel mondo? Che risultati hanno dato e come sono stati accolti questi risultati dalla comunità scientifica?
Lesperimento condotto da Taleyarkhan negli Usa è stato come le dicevo il nostro punto di
partenza. La storia dellesperienza portata avanti dal fisico russo è controversa: inizialmente i
suoi risultati sono stati accettati e pubblicati su prestigiose riviste internazionali. In seguito
le sue misure sono state contestate dalla sua stessa università, che lo ha accusato di frode scientifica.
Taleyarkhan ha più volte invitato i suoi detrattori a visitare il suo laboratorio e a verificare la
sua esperienza, per dimostrare che non si trattava di un laboratorio di cartapesta e di misure
buttate su un grafico. A tuttoggi la situazione non è chiara: la mia opinione è che lesperimento
di Taleyarkhan ponga delle valide basi, che però sia necessario un miglioramento delle condizioni sperimentali.
Quali sono gli intenti degli esperimenti del vostro gruppo rispetto a quello che è già stato fatto?
Rispetto allesperimento di Taleyarkhan ci siamo concentrati sul miglioramento delle condizioni
sperimentali e quindi sul raggiungimento di un set-up stabile obiettivo non banale e limite principale dellesperimento del fisico russo.
Abbiamo lavorato a lungo su diversi fronti, cercando di studiare le soluzioni migliori, capaci di rendere lesperimento riproducibile senza problemi.
Abbiamo incontrato notevoli difficoltà su diversi fronti. Per quel che riguarda la forma della
cella, ad esempio: siamo partiti testando celle di forma cilindrica come quelle utilizzate da
Taleyarkhan (egli stesso aveva riscontrato numerosi problemi sul fronte della rottura delle celle)
che però non reggevano alla pressione e siamo passati a celle di forma sferica che si sono rivelate
più resistenti. Inoltre per quel che riguarda i vetri utilizzati per le celle abbiamo contattato
aziende che si occupano di vetri speciali in tutta Europa e abbiamo testato diversi vetri in
collaborazione con lInrim di Torino (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica). Anche sul versante del degassamento del liquido abbiamo incontrato notevoli difficoltà.
Avete già fatto delle misure? Cosa vi aspettate?
Ora che abbiamo raggiunto un set-up stabile per lesperimento ci accingiamo a fare le misure, cosa
che non abbiamo ancora potuto fare perché tutto coloro che con me stanno portando avanti questa
esperienza sono principalmente coinvolti me compreso in altri esperimenti più grandi che
occupano la quasi totalità del nostro tempo. Diciamo che riusciamo a dedicarci alla sonofusione nei ritagli di tempo disponibili.
Prima di tutto ci aspettiamo di ottenere leffetto e quindi di misurare lemissione di neutroni in
maniera certa: non è infatti banale distinguere i neutroni prodotti dalla fusione da quelli presenti a livello ambientale.
In definitiva poter osservare sperimentalmente la fusione nucleare in un bicchiere dacqua sarebbe certamente un grande risultato.
Lei lavora anche allesperimento LHCb al Cern di Ginevra. Quali sono le differenze tra le grandi
collaborazioni ed esperimenti più artigianali, quasi da scantinato, come quello sulla sonofusione?
Le differenze sono enormi: lavorare in una collaborazione di grandi dimensioni pone laccento sulla
competizione tra ricercatori. Inoltre il lavoro è specializzato, cioè ogni ricercatore si occupa
solo di alcuni aspetti specifici. La dimensione dello scantinato è molto diversa: si sviluppa una
conoscenza totale di tutte le dinamiche scientifiche e tecnologiche dellesperimento ed essendo
il gruppo di lavoro ristretto cè maggior possibilità di proporre e veder accettate le proprie idee.
Daltro canto non si ha quella dimensione di discussione e controllo reciproco che si ravvisa nei
grandi esperimenti ed è piu difficile reperire i fondi e la strumentazione per le proprie ricerche.
Diciamo che forse il cocktail ideale è la partecipazione ad entrambi i tipi di esperimento per trarne il massimo beneficio intellettuale.
Abbiamo intervistato
Walter Bonivento
Ricercatore INFN della sezione di Cagliari, è anche membro della collaborazione LHCb al Cern di Ginevra.
Per quel che riguarda lesperimento sulla sonofusione di cui ci sta occupando, è possibile visionare
su you tube (digitando bonivento, sonofusione) la sua presentazione tenuta in occasione della conferenza Eppur si fonde tenutasi a Milano nel novembre del 2009.
Tratto da Scienza e Conoscenza n. 33.
Scienza e Conoscenza n. 33
Editore:Scienza e Conoscenza – Editore
Data pubblicazione:Agosto 2010
http://www.macrolibrarsi.it/libri/__scienza-e-conoscenza-n-33.php?pn=1567
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