Fusione nucleare: a che punto siamo?

1. Fissione nucleare: l’energia atomica

La fissione nucleare, realizzata artificialmente per la prima volta da Enrico Fermi nel dicembre del 1942, consiste nello scindere nuclei pesanti – molto pesanti … oltre duecento volte più pesanti dell’idrogeno! –  in nuclei più piccoli. L’operazione è mediata dai neutroni, “cugini” neutri del protone, che altro non è che l’idrogeno senza il suo elettrone.

L’atomo è composto dal nucleo, carico positivamente e dagli elettroni carichi negativamente, in un legame elettrostatico. Il nucleo, che ha quasi tutta la massa dell’atomo, a sua volta è composto da protoni (carichi positivamente) e da neutroni (neutri). Protoni e neutroni hanno praticamente la stessa massa e sono legati nel nucleo dalla forza “forte” (detta anche nucleare) che è a brevissimo raggio (a differenza di quella elettromagnetica, che è a lungo raggio) ma molto intensa.

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Temporali da … gigawatt!

immagine e citazioni da Science News

I versatili muoni stanno aiutando a comprendere le caratteristiche di uno degli avvenimenti che ci hanno sempre affascinati (e spaventati!) da sempre: i temporali.

I muoni sono dei “cugini pesanti” dei comuni elettroni. Come sappiamo, gli elettroni sono le piccole particelle che danno le proprietà chimiche agli elementi di cui siamo fatti, e sono anche i portatori dell’elettricità nelle nostre case … e nei fulmini! I muoni hanno una massa di circa duecento volte quella degli elettroni (e per questo sono molto penetranti) ma, a differenza di questi, sono instabili. Vengono però prodotti continuamente negli strati alti dell’atmosfera dai raggi cosmici e da lì arrivano fino a terra al ritmo di circa uno per centimetro quadro per secondo. La loro instabilità non è un problema, in quanto hanno una vita media piuttosto lunga per gli standard del mondo subnucleare: oltre due microsecondi, che per effetti relativistici si allunga parecchio consentendo viaggi di diversi chilometri dall’alta atmosfera terrestre fino alla superficie.

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L’equilibrio del vuoto

I sistemi nei quali siamo immersi sono dinamici ma consentono condizioni di peculiare equilibrio per noi essenziale.

La straordinaria biosfera che ci ospita, la sottilissima ma protettiva atmosfera, lo strato di ozono che ci preserva dagli UV, il bilancio termodinamico garantito dal flusso di energia ricevuto con regolarità e misura dalla nostra Stella, il ruolo della Luna, la protezione di Giove della cintura interna dai visitatori non desiderati, la relativa tranquillità del vicinato stellare.

Ma … siamo ora pronti a considerare il fatto che anche lo spazio vuoto è in condizioni di equilibrio instabile?

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Fusione nucleare a Marghera? Cerchiamo di capire

[aggiornamenti: 4/4/2018, esito finale della scelta – la proposta di Marghera non è stata selezionata come vincente; 1/4/2018, studio comparativo del Comune di Venezia delle otto proposte di accoglimento del DTT; 13/03/2018, progetto americano MIT/ENI SPARC per un reattore “piccolo“, cfr. punto (18); visita dell’Amministrazione Comunale al sito di Porto Marghera, cfr. punto (17); 01/02/2018, chiusura del bando ed elenco 9 Regioni candidate, cfr. punto (16); 25/01/2018, delibera comunale x candidatura Porto Marghera, cfr. punto (15)]

In merito alla questione apparsa sui giornali il 17 gennaio 2018 in relazione ad un possibile insediamento di un laboratorio di sperimentazione per la fusione nucleare a Marghera, [NB: il bando nazionale si è chiuso il 31 gennaio 2018, il risultato finale è stato reso noto il 4 aprile 2018], ecco alcune considerazioni che potrebbero aiutare nella comprensione.

NB: chiedo agli amici più esperti di segnalarmi (e perdonarmi!!!) le eventuali inesattezze. Grazie! Anthony

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Rischio … supernova!!! È gestibile?


Forse può sembrare troppo anche per gli esperti di #riskmanagement, ma … a quando la prossima #supernova qui nella Via Lattea? Dopo gli eventi (storicamente registrati) occorsi nel 1604, 1572, 1054 e nel 1006, probabilmente la prossima sarebbe la più luminosa mai vista dall’uomo e coinvolgerebbe la stella gigante #Betelgeuse, che diventerebbe luminosa quanto la luna piena per un anno intero. Ma … quando potrebbe succedere? Tra un anno o tra 10mila? Possiamo fare qualcosa, almeno per saperlo un po’ prima?
Essendo un processo che avviene nel nucleo, gli unici “messaggeri” in grado di attraversare indenni l’intera stella ed arrivare sino a noi x avvisarci sono i #neutrini.  Leggi tutto “Rischio … supernova!!! È gestibile?”

Materia oscura o gravità “emergente”?

La materia oscura esiste veramente? O è la gravità ad essere un fenomeno “emergente“?
 
newtheoryofg
In un articolo di quattro giorni fa, Verlinde, scienziato autorevole e rispettato nel campo, suggerisce che:
(a) la gravità possa essere un “fenomeno secondario” connesso al contenuto di informazione nello spazio-tempo;
(b) il principio olografico secondo cui l’informazione “sul bordo” sia equivalente all’informazione “all’interno” non sia soddisfatta completamente;
(c) la deviazione dalle leggi della gravità a grandi distanze – vedasi grafico qui sopra- che ha suggerito l’esistenza della materia oscura sia proprio da attribuirsi alla deviazione del principio olografico.
 
Ci aiutiamo con alcuni estratti di questo post di phys.org (i grassetti sono miei):
  • According to Verlinde, gravity is not a fundamental force of nature, but an emergent phenomenon. In the same way that temperature arises from the movement of microscopic particles, gravity emerges from the changes of fundamental bits of information, stored in the very structure of spacetime
  • At first glance, Verlinde’s theory presents features similar to modified theories of gravity like MOND (modified Newtonian Dynamics, Mordehai Milgrom (1983)). However, where MOND tunes the theory to match the observations, Verlinde’s theory starts from first principles. “A totally different starting point,” according to Verlinde.
  • One of the ingredients in Verlinde’s theory is an adaptation of the holographic principle, introduced by his tutor Gerard ‘t Hooft (Nobel Prize 1999, Utrecht University) and Leonard Susskind (Stanford University). According to the holographic principle, all the information in the entire universe can be described on a giant imaginary sphere around it. Verlinde now shows that this idea is not quite correctpart of the information in our universe is contained in space itself.”
  • “This extra information is required to describe that other dark component of the universe: Dark energy, which is believed to be responsible for the accelerated expansion of the universe. Investigating the effects of this additional information on ordinary matter, Verlinde comes to a stunning conclusion. Whereas ordinary gravity can be encoded using the information on the imaginary sphere around the universe, as he showed in his 2010 work, the result of the additional information in the bulk of space is a force that nicely matches that attributed to dark matter.
Di seguito invece alcuni estratti dell’abstract del paper di Verlinde su arxiv:
  • Using insights from string theory, black hole physics and quantum information theory we argue that the positive dark energy leads to a thermal volume law contribution to the entropy that overtakes the area law precisely at the cosmological horizon” (qui credo di capire che sia connesso al principio olografico).
  • Due to the competition between area and volume law entanglement the microscopic de Sitter states do not thermalise at sub-Hubble scales: they exhibit memory effects in the form of an entropy displacement caused by matter.” (qui è il caso di approfondire … )
  • The emergent laws of gravity contain an additional ‘dark’ gravitational force describing the ‘elastic’ response due to the entropy displacement. We derive an estimate of the strength of this extra force in terms of the baryonic mass, Newton’s constant and the Hubble acceleration scale a0 = cH0, and provide evidence for the fact that this additional ‘dark gravity force’ explains the observed phenomena in galaxies and clusters currently attributed to dark matter” (l’effetto sarebbe qui!).