Fusione nucleare: un’ “increspatura” magnetica per cambiare il mondo? Dalla Corea la svolta.

Sembra la trama di un film di fantascienza, ma è la pura realtà scientifica che arriva dai laboratori della Corea del Sud. Un gruppo di ricercatori della Seoul National University (SNY), guidato dal professor Hwang Yong-Seok, ha appena risolto uno dei misteri più ostinati della fisica del plasma, aprendo scenari potenzialmente rivoluzionari per l’energia da fusione nucleare e per l’astrofisica.

La scoperta, pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature, dimostra per la prima volta a livello sperimentale un fenomeno noto come accoppiamento multiscala: in parole povere, come una minuscola perturbazione, un'”increspatura” magnetica quasi invisibile, possa innescare una reazione a catena in grado di riorganizzare l’intera struttura del plasma su larga scala. Un po’ come un singolo sasso che, cadendo, provoca una valanga.

Il mistero del Plasma e la riconnessione magnetica

Per capire la portata della notizia, facciamo un passo indietro. Il plasma è il quarto stato della materia, un gas super-riscaldato e ionizzato che costituisce il 99% dell’universo visibile. È il “carburante” delle stelle e il cuore dei reattori a fusione nucleare, la grande promessa di energia pulita e quasi illimitata. Il problema è che il plasma è incredibilmente instabile e difficile da controllare.

I fisici teorizzavano da tempo che minuscole turbolenze magnetiche potessero influenzare il comportamento macroscopico del plasma, ma nessuno era mai riuscito a provarlo in laboratorio. Questo “collegamento” tra il micro e il macro è, appunto, l’accoppiamento multiscala.

L’équipe coreana, che ha visto la collaborazione tra fisici sperimentali e teorici, ha escogitato un esperimento tanto elegante quanto efficace:

• Hanno confinato del plasma in un dispositivo per la fusione nucleare , un tokamak.
• Hanno “sparato” al suo interno un potente fascio di elettroni, creando volutamente una turbolenza localizzata, la famosa “increspatura”.
• Questa micro-perturbazione ha aumentato la resistività locale del plasma, innescando un processo chiamato riconnessione magnetica, durante il quale l’energia magnetica viene convertita rapidamente in calore e movimento, ma si sussiste a una riconfigurazione del plasma
  

  Sezione trasversale di quattro domini magnetici che vanno incontro a riconnessione. Due separatrici dividono lo spazio in quattro domini magnetici con un separatore al centro della figura. Le linee di flusso (e il plasma associato) fluiscono verso il centro da sopra e sotto il separatore, si riconnettono e balzano poi in fuori orizzontalmente.

Il risultato? La piccola increspatura ha provocato una riorganizzazione completa della struttura magnetica del plasma. L’effetto domino era stato finalmente osservato e provato.

Perché è una notizia così importante?

Le implicazioni di questa scoperta sono principalmente due, ed entrambe gigantesche.

Come ha sottolineato il dott. Park Jong-Yoon, uno degli autori, “questo risultato è stato possibile solo attraverso innumerevoli discussioni e dibattiti tra esperti di fusione e fisici teorici, che partendo da interessi diversi hanno trovato un terreno comune”. Una lezione, anche questa, sull’importanza della collaborazione interdisciplinare nella grande ricerca.

Insomma, non avremo un reattore a fusione in cantina domani mattina, ma la strada per domare l’energia delle stelle è un po’ meno in salita. Una piccola increspatura per il plasma, un grande passo per la scienza energetica.

Tokamak HH-70

Domande e Risposte per i lettori

1) Che cos’è la “riconnessione magnetica” in termini semplici?

La riconnessione magnetica è un processo fisico in cui le linee di un campo magnetico si rompono e si ricongiungono rapidamente, convertendo l’energia magnetica immagazzinata in energia cinetica e termica (cioè calore e movimento). Immaginatela come degli elastici tesi che, all’improvviso, si spezzano e si riannodano in una configurazione diversa, rilasciando tutta la loro tensione con uno schiocco. Questo “schiocco” energetico è responsabile di fenomeni spettacolari come i brillamenti solari o le aurore boreali, e gioca un ruolo cruciale nelle dinamiche del plasma all’interno dei reattori a fusione.

2) Questa scoperta significa che avremo presto energia dalla fusione nucleare?

Purtroppo no, non a breve termine. Questa è una scoperta di fisica fondamentale, non una soluzione ingegneristica pronta all’uso. Tuttavia, è un passo cruciale. Comprendere i meccanismi più intimi che governano la stabilità del plasma è essenziale per progettare reattori futuri (come i successori di ITER) che possano funzionare in modo continuo e affidabile. Risolve un pezzo importante del puzzle scientifico, fornendo agli ingegneri nuove conoscenze per superare le barriere tecnologiche che ancora ci separano dalla fusione come fonte di energia commerciale.

3) Perché si parla di “multiscala”? Che cosa significa?

“Multiscala” si riferisce all’interazione tra fenomeni che avvengono su scale di grandezza molto diverse. In questo caso, si tratta del legame tra un evento “microscopico” (la piccola turbolenza magnetica, grande pochi millimetri o centimetri) e un effetto “macroscopico” (la riorganizzazione dell’intera struttura del plasma, che può essere grande metri). È il classico “effetto farfalla” applicato alla fisica del plasma: un battito d’ali quasi impercettibile in un punto può scatenare un uragano su vasta scala. Dimostrare sperimentalmente questo collegamento era una delle grandi sfide del settore.