Reazioni nucleari a bassa energia (LENR): la Rivoluzione scientifica delle Nanofessure che spiega il fenomeno

L’energia è il motore della storia economica umana. Dal carbone all’atomo, ogni salto tecnologico ha ridisegnato la geopolitica e i mercati finanziari. Negli ultimi decenni, il Sacro Graal di questa ricerca è stato rappresentato dalla fusione nucleare. Accanto ai mastodontici progetti internazionali come ITER, basati sulla fusione “calda” a milioni di gradi, ha sempre convissuto, come un fantasma scomodo, un’altra ipotesi: le reazioni nucleari a bassa energia, o LENR (Low-Energy Nuclear Reactions).

Per capire la portata di un recente e rivoluzionario studio pubblicato nell’ottobre 2025 da Sindre e D.H. Zeiner-Gundersen, Refining the Widom-Larsen Theory, dobbiamo prima di tutto sgomberare il campo dai pregiudizi.

Che cos’è la LENR? È la possibilità teorica di innescare reazioni nucleari a temperature prossime a quella ambiente, all’interno di un reticolo metallico. Niente plasmi incandescenti, niente confinamenti magnetici titanici, ma la pura e semplice manipolazione della materia condensata. Un’idea che, se validata, non promette solo energia, ma una vera e propria “alchimia” industriale.

Da Fleischmann e Pons a Widom-Larsen: il cambio di paradigma

La storia della LENR è segnata dal peccato originale del 1989. In quell’anno, i chimici Martin Fleischmann e Stanley Pons annunciarono al mondo di aver ottenuto la fusione a freddo facendo passare corrente in un elettrodo di palladio immerso in acqua pesante. La loro idea era che, forzando gli atomi di deuterio (idrogeno pesante) all’interno del reticolo del palladio, questi si avvicinassero a tal punto da superare la repulsione elettrostatica (la barriera di Coulomb) e fondersi, producendo elio e un enorme calore in eccesso. Fu un disastro scientifico e mediatico: gli esperimenti non erano replicabili e mancavano le mortali radiazioni che una reazione del genere avrebbe dovuto produrre. La fusione fredda divenne sinonimo di pseudoscienza.

La Barriera di Coulomb

E se i due chimici avessero assistito a un fenomeno fisico nucleare, ma non alla fusione dueterio-trizio?

Nel 2006, i fisici Allan Widom e Lewis Larsen tentarono di salvare il settore con un approccio completamente diverso. Invece di ipotizzare una classica fusione idrogeno-idrogeno, proposero un processo basato sulla “forza debole” un tipo di interazione nucleare che avviene a piccolissime distanze, ma è una delle quattro forze fondamentali dell’universo.

Secondo la loro teoria, gli elettroni presenti sulla superficie dei metalli caricati a idrogeno potevano assorbire abbastanza energia da fondersi con i protoni (i nuclei di idrogeno). Il risultato di questa cattura elettronica non era un nuovo elemento, ma un neutrone a “bassissimo momento” (ULM – Ultra-Low-Momentum) e un neutrino.

Era un’idea elegante, ma la teoria originale del 2006 faceva acqua da tutte le parti. Per funzionare, richiedeva che l’elettrone aumentasse la sua massa di mille volte, un’ipotesi fisicamente insostenibile. Le simulazioni si bloccavano, e la comunità scientifica rimase, giustamente, scettica.

Strati di elettroni “Pesanti” e protoni “Pesanti ” sul fondo di palladio, come teorizzato nella Windom Larsen

La nuova ricerca: oltre i limiti delle vecchie simulazioni

Oggi, lo studio degli Zeiner-Gundersen spazza via le vecchie incongruenze applicando l’elettrodinamica quantistica (QED) a campo forte. La nuova ricerca non chiede più alla fisica di fare miracoli, ma utilizza strumenti concettuali ben noti nella fisica dei semiconduttori e della fotonica moderna.

Il motore di questa nuova teoria non è più una massa elettronica “magica” , che improvvisamente diventa pesante, ma l’accelerazione ponderomotrice indotta dalle onde Terahertz (THz). Immaginiamo la superficie ruvida di un metallo come il palladio, piena di “nanofessure” (nanogaps) grandi tra i 5 e i 20 nanometri. Quando queste fessure sono colpite da radiazioni nel range dei Terahertz, il campo elettrico locale si amplifica enormemente, raggiungendo potenze di 10^{10} V m^{-1}. In questi canyon nanometrici, gli elettroni vengono accelerati come in un minuscolo ciclotrone, raggiungendo energie di svariati Mega-elettronvolt (MeV), ben oltre la soglia necessaria per innescare il decadimento beta inverso e fondersi con un protone.

Ciò che le vecchie simulazioni non riuscivano a spiegare – ovvero da dove arrivasse l’energia per questa reazione – trova ora una giustificazione solida nel comportamento dei campi elettromagnetici confinati.

1) protoni ed elettroni si accumulano nelle nanofessure

2) Protono ed elettroni vengono energizzati nel nanocanyon del platino, che permette ll raggiungimento locale di cariche elettriche elevatissime

3) localmente l’energia diventa di un livello tale da permettere la fusione elettrone – protone, con la formazione di un neutrone

4) Il netrone extra lento interagisce localmente con la struttura della “Spugna”  I raggi gamma si trasformano in energia termica

Il mistero risolto: neutroni lenti e niente raggi gamma

Uno dei grandi paradossi della fusione fredda era l’assenza di radiazioni letali. Se c’è una reazione nucleare, dove sono i raggi gamma energetici e pericolosi? 

La nuova teoria spiega anche questo, ed è qui che risiede la sua genialità. I neutroni creati dalla fusione elettrone-protone sono “ultra-lenti”. Avendo un’energia bassissima, possiedono una lunghezza d’onda di De Broglie enorme e, di conseguenza, una sezione d’urto di cattura gigantesca (fino a $10^6$ barn). Questo significa che, appena nati, questi neutroni vengono immediatamente assorbiti dai nuclei vicini del reticolo metallico, trasmutandoli in isotopi più pesanti.

Ma quando un nucleo assorbe un neutrone, si eccita. Nella fisica nucleare classica, un nucleo eccitato si calma emettendo un raggio gamma ad alta energia. Nel reticolo cristallino, tuttavia, accade un fenomeno quantistico diverso. Grazie alla geometria delle nanofessure (inferiori a 10 nm) e all’accoppiamento con i campi evanescenti (plasmoni), l’energia di diseccitazione viene “quenchiata”, cioè smorzata. Il reticolo metallico, tramite le sue vibrazioni collettive (fononi) e processi chiamati Umklapp, assorbe l’urto e converte l’energia nucleare direttamente in calore diffuso (infrarossi), senza emettere radiazioni ionizzanti pericolose. È un reattore nucleare intrinsecamente sicuro.

Il problema energetico: la fine del “Sogno del Megawatt”

Arriviamo ora al punto dolente, quello che disilluderà chi sperava in bollette elettriche azzerate entro domani. Gli autori dello studio, con onestà accademica, hanno calcolato il limite massimo di questa reazione applicando le rigide regole del Modello Standard.

Essendo un processo mediato dalla forza debole (la stessa del decadimento radioattivo, infinitamente meno potente della forza forte che governa la fusione solare), il tasso di reazione è limitato. I calcoli mostrano che, anche ottimizzando al massimo il sistema con elettroni a 10 MeV, la potenza volumetrica massima generabile è basso.

In termini pratici, un metro cubo di questo materiale iper-ingegnerizzato produrrebbe a malapena qualche decina di watt. È la pietra tombale sull’idea della LENR come fonte di energia massiva per sostituire le centrali a gas o nucleari tradizionali. Il calore macroscopico sognato nel 1989 è, semplicemente, irraggiungibile con questi parametri.

Non energia, ma industria

Come Scenarieconomici.it ha sempre sottolineato, la ricerca di base è il motore primo dello sviluppo industriale, anche quando i risultati non sono quelli attesi. Se la LENR non ci darà i gigawatt, ci darà comunque tecnologie ad altissimo valore aggiunto. Gli utilizzi, infatti, si spostano dalla produzione di energia pura all’ingegneria dei materiali e all’elettronica avanzata.

1. Micro-batterie nucleari perpetue: Quei pochi milliwatt prodotti non servono a far bollire l’acqua per una turbina, ma sono perfetti per l’elettronica. Una batteria basata su queste nanofessure potrebbe erogare una piccola corrente in modo continuo per decenni. Pensiamo all’impatto sui pacemaker, sui sensori IoT immersi negli oceani, o sull’elettronica di bordo delle sonde spaziali, dove oggi si usano costosi e pericolosi generatori al Plutonio-238.

2. “Alchimia” e Trattamento Scorie: Poiché il processo produce neutroni che vengono facilmente assorbiti, questa tecnologia può essere usata per la trasmutazione. Esporre scorie nucleari radioattive a un flusso di questi neutroni lenti potrebbe accelerarne il decadimento, riducendo le scorie a vita lunga da migliaia di anni a pochi decenni.

3. Rivoluzione Metallurgica: La necessità di creare reticoli precisi porterà a un boom nello studio delle leghe Palladio-Argento o Nichel-Rame, con la nascita di nuovi metamateriali per la catalisi chimica o lo stoccaggio dell’idrogeno.

Il futuro: la tecnologia non è statica

Infine, una nota di ottimismo per il futuro. Lo studio traccia un limite basato sulla fisica del Modello Standard e sulle attuali capacità di nanotecnologia. Ma la tecnologia, per definizione, evolve. Se oggi la resa energetica è bassa, nulla vieta che in futuro, con tecnologie di fabbricazione molto più raffinate (magari scendendo a livelli sub-nanometrici o utilizzando grafene e materiali 2D), si riesca a superare questi colli di bottiglia termodinamici.

Una volta che il fenomeno è stato strappato alla pseudoscienza e dotato di una base teorica solida, i governi e i capitali di rischio potranno tornare a investire. E quando l’ingegno umano e il capitale si uniscono, ciò che oggi è inefficiente potrebbe diventare, un domani, il nuovo standard tecnologico. La fusione fredda non ha salvato il mondo oggi, ma ha appena aperto un nuovo, affascinante capitolo della fisica applicata.

Domande e risposte

Qual è la differenza tra la LENR e la fusione nucleare tradizionale?

La fusione tradizionale (come nel Sole o nei reattori Tokamak) usa temperature di milioni di gradi per far scontrare nuclei di idrogeno. La LENR (Low-Energy Nuclear Reactions) avviene a temperatura ambiente. Sfrutta le proprietà elettromagnetiche del reticolo metallico (solitamente Palladio o Nichel) per far fondere un elettrone e un protone, creando un neutrone lento. Non richiede impianti giganteschi ma una nanotecnologia estremamente precisa.

Perché questa nuova teoria è considerata sicura per gli esseri umani?

A differenza della fissione o della fusione “calda”, che emettono radiazioni penetranti (raggi gamma o neutroni veloci), questo processo genera neutroni “ultra-lenti”. Questi vengono catturati quasi istantaneamente dagli atomi del metallo in cui si trovano. Inoltre, l’energia rilasciata viene convertita in vibrazioni del metallo (fononi) e calore, senza emettere raggi gamma pericolosi all’esterno.

Se non può produrre grandi quantità di energia, a cosa serve questa scoperta?

Anche se non sostituirà le centrali elettriche, le applicazioni sono enormi. Potrà alimentare micro-batterie capaci di durare decenni per sensori, dispositivi medici impiantabili o sonde spaziali. Inoltre, la capacità di generare neutroni lenti a comando apre la strada al trattamento sicuro delle scorie radioattive (trasmutazione nucleare) e alla produzione di isotopi rari per la medicina, indipendentemente dai grandi reattori nucleari.

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