Le nuove frontiere della materia con una supercalamita

elettromagneti

Nello stato americano del Nuovo Messico, presso il ‘Los Alamos Magnet Lab’, si sta sperimentando in queste settimane il cosiddetto '100-tesla multi shot', l'elettromagnete più potente mai costruito, per lo studio della fisica dei materiali e dei superconduttori del futuro.

Si tratta di un passo importante che rappresenta il risultato di almeno due decenni di ricerca finalizzata a decifrare il comportamento degli elettroni, soprattutto nei superconduttori ad alta temperatura. Tutto ciò potrebbe condurre alla possibilità di creare nuovi materiali.

L’ impianto è stato sviluppato congiuntamente dal ‘Department of Energy’ e dalla ‘National Science Foundation’ e comprende altri magneti di varie potenze. È costato circa trenta milioni di dollari e dispone, fra l'altro, di cinque alimentatori da 64 megawatt, ciascuno del peso di milleduecento tonnellate e di un generatore di 1,43 gigawatt sostenuto da un sistema di sessanta molle indispensabili per ridurre il movimento, simile a un terremoto, che si provoca quando il generatore alimenta il magnete.

Per il funzionamento di queste enormi calamite, controllate attraverso un computer, sono necessarie grandi quantità di energia elettrica; a causa di pressione, elettricità e calore estremamente elevati, i campi elettromagnetici devono durare solo per pochi secondi, o persino frazioni di secondo.

Un elettromagnete serve a generare un campo magnetico e nella sua forma classica è costituito da un nucleo di materiale ferromagnetico avvolto da una bobina di filo elettrico.

Quando l’impulso elettrico arriva all’elettromagnete si crea un campo magnetico, che nel caso del magnete da 100 tesla risulta molte migliaia di volte più potente di quello della Terra. Per avere un'idea, il campo magnetico terrestre varia a seconda della latitudine; ad esempio all'equatore il valore di campo è di circa ventimila nT (nanotesla= dieci alla meno nove tesla); ai poli è invece di circa settantamila nanotesla.

I ricercatori ritengono che lo studio dei superconduttori ad alta temperatura sia di grande importanza per lo sviluppo tecnologico del futuro, soprattutto nel campo del risparmio energetico, nella riduzione degli sprechi di calore e per il raggiungimento di maggiore velocità nel funzionamento dei computer.

Solitamente quando si pensa ai superconduttori, si fa riferimento al loro funzionamento a temperature prossime allo zero assoluto (zero gradi Kelvin o -273,15 gradi centigradi); in tale stato i superconduttori conducono elettricità senza ostacoli, senza perdite di energia. Nei materiali che si stanno studiando a Los Alamos, sottoposti a un intenso campo magnetico, gli elettroni si comportano in modo anomalo, diventano superconduttori già a temperature relativamente più alte, ma a quanto pare gli scienziati non sanno ancora spiegarne precisamente le motivazioni.

Pasquale Veltri

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