Le particelle alfa aiutano davvero il processo di fusione nucleare? È una domanda che ha tormentato i ricercatori per parecchio tempo. Nessuno sapeva con certezza se queste particelle, generate durante le reazioni di fusione, finissero per ostacolare il processo o, al contrario, lo rendessero più efficiente. Ora, grazie a una serie di simulazioni computazionali avanzate, sembra che la comunità scientifica abbia finalmente una direzione chiara. E la notizia è piuttosto buona.

Per capire il contesto, bisogna fare un passo indietro. Quando due nuclei leggeri si fondono all’interno di un reattore a fusione, producono energia e, tra i vari sottoprodotti, anche particelle alfa, cioè nuclei di elio ad alta energia. Queste particelle restano intrappolate nel plasma caldissimo che alimenta la reazione. Il problema, fino a oggi, era capire cosa succedesse dopo. Le particelle alfa, muovendosi dentro quel brodo infernale di gas ionizzato, potevano in teoria amplificare le instabilità già presenti nel plasma. Oppure, scenario opposto, potevano in qualche modo calmare le acque. Letteralmente.

Le simulazioni chiariscono il ruolo delle particelle alfa

I risultati delle simulazioni suggeriscono che le particelle alfa svolgono un ruolo positivo, e anche piuttosto significativo. Il meccanismo è affascinante nella sua semplicità concettuale: queste particelle riescono a smorzare la turbolenza all’interno del plasma. La turbolenza è uno dei nemici principali della fusione nucleare controllata, perché provoca perdite di calore e rende il confinamento del plasma molto più difficile. Ogni volta che il plasma diventa turbolento, l’energia si disperde e mantenere le condizioni necessarie alla fusione diventa un incubo ingegneristico.

Se le particelle alfa riescono effettivamente a ridurre questa turbolenza, il risultato è una sorta di circolo virtuoso. Più fusione produce più particelle alfa, che a loro volta stabilizzano il plasma, che a sua volta sostiene meglio la fusione. È il tipo di retroazione positiva che chi lavora nel campo sognava, ma che nessuno osava dare per scontata.

Cosa significa per il futuro dell’energia da fusione

Naturalmente, bisogna essere cauti. Le simulazioni sono strumenti potentissimi, ma restano modelli. La verifica sperimentale sarà il vero banco di prova, e progetti come ITER e altri reattori sperimentali in fase di sviluppo potrebbero fornire le conferme necessarie nei prossimi anni. Però il fatto che i modelli computazionali puntino tutti nella stessa direzione è già di per sé un segnale incoraggiante.

Per anni la comunità della fusione nucleare ha navigato in un mare di incertezze su questo punto specifico. Sapere che le particelle alfa non sono un ostacolo, ma anzi un alleato naturale del processo, cambia parecchie carte in tavola. Non risolve tutti i problemi legati alla realizzazione di un reattore a fusione commerciale, questo è ovvio. Ma rimuove uno dei dubbi fondamentali che pesavano sulla fattibilità del progetto. E a volte, nella scienza, eliminare un’incognita vale quanto trovare una risposta nuova.

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La superconduttività è da decenni una delle promesse più affascinanti della fisica applicata. Condurre elettricità senza alcuna perdita di energia sembra quasi fantascienza, eppure un gruppo di ricercatori svedesi della Chalmers University of Technology ha appena fatto un passo avanti che potrebbe avvicinare questa tecnologia alla vita reale. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications nel giugno 2026, descrive un approccio sorprendentemente elegante: invece di cercare nuovi materiali o modificare la composizione chimica dei superconduttori esistenti, il team ha riprogettato la superficie su cui questi materiali vengono fatti crescere. E i risultati sono stati notevoli.

Il problema con i superconduttori è sempre stato duplice. Da una parte, funzionano solo a temperature estremamente basse, spesso intorno ai meno 200 gradi Celsius. Dall’altra, i campi magnetici intensi tendono a distruggere lo stato superconduttivo. Due ostacoli enormi, soprattutto se si pensa che molte tecnologie avanzate, dai dispositivi quantistici alle reti energetiche, generano o dipendono proprio da campi magnetici. Intanto, i data center e le reti di comunicazione digitale consumano già tra il 6 e il 12 percento dell’elettricità globale. Trovare un modo per rendere l’elettronica drasticamente più efficiente non è un lusso, è una necessità.

Il trucco sta nella superficie, non nel materiale

Quello che rende questo studio così interessante è l’idea di fondo. Il team guidato dalla professoressa Floriana Lombardi, esperta di fisica dei dispositivi quantistici, ha lavorato con un materiale della famiglia dei cuprati, ossidi di rame già noti per mostrare superconduttività a temperature relativamente alte. Lo strato superconduttore utilizzato era sottilissimo, pochi nanometri appena, meno di un milionesimo dello spessore di un capello umano. Materiali così sottili devono crescere su una base di supporto, chiamata substrato, che funziona come una sorta di stampo durante la fabbricazione.

Ed è proprio qui che arriva la trovata. Prima di depositare il film superconduttore, i ricercatori hanno trattato il substrato in vuoto ad alta temperatura. Questo processo ha creato un pattern ordinato di minuscole creste e valli sulla superficie. Quelle caratteristiche microscopiche hanno alterato l’ambiente elettronico nel punto di contatto tra substrato e strato superconduttore, creando condizioni favorevoli a una superconduttività più robusta. Come ha spiegato Eric Wahlberg, ricercatore presso RISE Research Institutes of Sweden, gli atomi nel substrato funzionano da guida per gli atomi del materiale superconduttore, orientandone la disposizione e preservando le proprietà anche a temperature più alte e sotto campi magnetici intensi.

Un nuovo principio progettuale che guarda al futuro

La superconduttività ottenuta con questa tecnica ha resistito sia a temperature superiori rispetto ai precedenti esperimenti, sia all’applicazione di campi magnetici forti. Un risultato doppio che, nel campo della ricerca sui superconduttori, non è affatto scontato. Lombardi lo ha descritto con una certa soddisfazione: gli elettroni nella regione interfacciale hanno iniziato a mostrare una direzione preferenziale, comportandosi in modo tale da stabilizzare e rafforzare lo stato superconduttivo.

La cosa davvero promettente è il principio generale che emerge dallo studio. Non serve necessariamente inventare materiali completamente nuovi. Basta ripensare le superfici su cui questi materiali vengono costruiti. È un cambio di prospettiva che potrebbe aprire strade verso superconduttori capaci di operare a temperature molto più alte, magari avvicinandosi un giorno a quella ambiente. Le applicazioni potenziali spaziano dall’elettronica ad alta efficienza energetica ai componenti quantistici avanzati, passando per tutte quelle tecnologie che devono funzionare in ambienti magnetici complessi. Piccoli cambiamenti su scala nanometrica, effetti enormi. Questa è forse la lezione più importante che la superconduttività sta imparando a dare.

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La energia oscura non è un’illusione. Dopo mesi di dibattito acceso nella comunità scientifica, una nuova ricerca ha messo a tacere i dubbi: l’espansione accelerata dell’universo è reale, solida e confermata dai dati. Chi sperava in un ribaltone cosmologico dovrà pazientare.

Tutto era partito alla fine del 2025, quando un gruppo di astronomi aveva pubblicato uno studio piuttosto provocatorio. La tesi era che le prove a sostegno dell’energia oscura, quella forza misteriosa che secondo i modelli attuali spinge l’universo a espandersi sempre più velocemente, si stessero indebolendo. Anzi, secondo quei ricercatori, l’accelerazione cosmica poteva essere addirittura un errore di misurazione. Un abbaglio. Qualcosa che aveva a che fare con il modo in cui vengono analizzate le supernovae di tipo Ia, quelle esplosioni stellari brillantissime usate come “righelli cosmici” per misurare le distanze nell’universo.

La comunità scientifica, com’è giusto che sia, ha preso sul serio quella sfida. E la risposta è arrivata dall’Università di Southampton, con uno studio pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Tra gli autori figurano anche due premi Nobel per la fisica: il professor Adam Riess e il professor Brian Schmidt, che nel 2011 vinsero il Nobel proprio per aver scoperto l’accelerazione dell’espansione cosmica insieme a Saul Perlmutter.

Dove stava l’errore, allora?

Il team di Southampton, guidato dal dottor Phil Wiseman, ha riesaminato i dati con attenzione chirurgica. E ha trovato che lo studio del 2025 conteneva alcuni problemi metodologici significativi. Il primo: gli autori avevano trattato l’età della galassia ospite come se fosse la stessa età della stella esplosa come supernova. Che è un po’ come dire che l’età di una città corrisponde all’età di chi ci vive. Non funziona così.

Il secondo problema riguardava la mancata correzione per la massa delle galassie ospiti, un passaggio che nella cosmologia moderna è ormai prassi consolidata per ottenere misurazioni affidabili. Senza quella correzione, i risultati finivano inevitabilmente fuori strada.

Wiseman ha spiegato che la controversia nasceva da un fraintendimento dei dati, non da un problema con l’universo in sé. Le misurazioni precedenti, quelle già accettate dalla comunità scientifica, erano corrette. Il professor Riess ha aggiunto una considerazione che suona quasi come un principio guida: le affermazioni straordinarie richiedono verifiche particolarmente rigorose. E quando si calibrano le supernovae tenendo conto dei diversi ambienti e delle diverse popolazioni stellari, le prove dell’accelerazione cosmica restano notevolmente coerenti.

Un mistero ancora aperto, ma su basi solide

Attenzione però: il fatto che l’energia oscura esista non significa che la si comprenda davvero. Come ha sottolineato il professor Mark Sullivan, sempre dell’Università di Southampton, mettere in discussione le idee consolidate è una parte essenziale del progresso scientifico. Lo studio contestato, pur essendosi rivelato errato nelle conclusioni, ha comunque aperto nuove prospettive su come le supernovae esplodono e su come si possano affinare le misurazioni future.

Il coautore Brodie Popovic ha raccontato che il progetto è stato anche l’occasione per tornare a esaminare le assunzioni su cui si regge la cosmologia moderna. Il risultato? Sì, quelle assunzioni reggono. Gli strumenti di misura funzionano e ne viene tenuto conto nei calcoli cosmologici.

Resta il grande interrogativo di fondo: sapere che l’universo accelera è una cosa, capire perché lo fa è tutt’altra storia. L’energia oscura rappresenta circa il 68% del contenuto energetico dell’universo, eppure la sua natura rimane uno dei misteri più profondi della fisica. Almeno ora, però, la ricerca può concentrarsi sulla domanda giusta: non se esista, ma cosa sia davvero.

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Una membrana di nuova generazione con pori perfettamente uniformi da un nanometro potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui le industrie filtrano l’acqua e purificano le sostanze chimiche. La notizia arriva da un gruppo di ricercatori che ha messo insieme competenze da istituti di primo livello: il CSIR Central Salt and Marine Chemicals Research Institute, l’Indian Institute of Technology Gandhinagar, la Nanyang Technological University di Singapore e l’S N Bose National Centre for Basic Sciences. Lo studio, pubblicato sul Journal of the American Chemical Society, descrive queste membrane chiamate POMbranes, ispirate ai sistemi biologici, capaci di separare molecole con una precisione che le tecnologie attuali si sognano.

Il problema di fondo è noto a chi lavora nel settore manifatturiero. I processi di separazione industriale rappresentano tra il 40% e il 50% del consumo energetico globale dell’industria. Distillazione, evaporazione e metodi tradizionali funzionano, certo, ma consumano quantità enormi di energia e producono emissioni significative. Le membrane polimeriche convenzionali offrono un’alternativa più pulita, però soffrono di un difetto strutturale: i loro pori hanno dimensioni irregolari e tendono a degradarsi nel tempo, perdendo efficacia proprio quando servirebbero di più.

Come funzionano le POMbranes e perché sono diverse

Le POMbranes partono da un’idea tanto elegante quanto efficace. I ricercatori hanno utilizzato cluster di poliossometalato, piccole strutture metalliche a forma di corona che presentano un’apertura naturale di esattamente un nanometro. Questa apertura non si deforma e non si degrada, risolvendo di fatto il problema principale dei filtri tradizionali in plastica. Per costruire una membrana funzionante, miliardi di queste strutture ad anello sono state disposte in uno strato continuo e privo di difetti. Il trucco sta nell’aver agganciato catene chimiche flessibili ai cluster: una volta posizionati sull’acqua, si auto organizzano formando un film ultrasottile su larga scala. Modificando la lunghezza delle catene, il team ha potuto controllare quanto strettamente i cluster si impacchettano tra loro, costringendo le molecole a passare esclusivamente attraverso i fori da un nanometro.

I test hanno dimostrato che queste membrane riescono a distinguere molecole che differiscono di appena 100 o 200 Dalton. Per dare un’idea della portata: le prestazioni di separazione risultano quasi dieci volte superiori rispetto alle tecnologie esistenti. E non è solo questione di precisione. Le POMbranes si mantengono flessibili, stabili a diversi livelli di acidità e producibili in fogli di grandi dimensioni, tutti requisiti fondamentali per un’adozione su scala industriale.

Applicazioni concrete: dal tessile alla farmaceutica

Le ricadute pratiche più immediate riguardano settori che già oggi generano sfide ambientali enormi. L’industria tessile, ad esempio, produce grandi volumi di acque reflue contaminate durante le operazioni di tintura e finitura. Le nuove membrane potrebbero rimuovere selettivamente le molecole di colorante permettendo il riutilizzo dell’acqua, riducendo sia la domanda di acqua dolce sia i rifiuti chimici. Un aspetto particolarmente rilevante se si considera che il mercato del trattamento delle acque reflue è in continua espansione.

Anche la produzione farmaceutica potrebbe trarne vantaggio significativo. La purificazione dei farmaci e il recupero dei solventi sono processi ad alto consumo energetico e richiedono standard qualitativi rigidissimi. Membrane altamente selettive come queste potrebbero abbattere i consumi mantenendo intatta la qualità del prodotto finale.

Quello che rende le POMbranes particolarmente interessanti è la loro versatilità. Non parliamo di una soluzione pensata per un singolo problema, ma di una piattaforma tecnologica adattabile a molteplici contesti, dal trattamento delle acque alla chimica avanzata. Il principio di fondo, poi, ha qualcosa di affascinante: prendere un meccanismo che la natura usa da sempre, il controllo preciso a scala molecolare come quello delle acquaporine, e trasformarlo in una tecnologia scalabile per l’industria moderna.

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Cosa succede quando si prova a spezzare una particella fondamentale di luce? La risposta, secondo un nuovo modello matematico, è tanto semplice quanto sconcertante: dal tentativo di separare un fotone non si otterrebbero due mezzi fotoni, ma nuovi fotoni che emergono letteralmente dal vuoto. Un risultato che sembra uscito da un romanzo di fantascienza, eppure poggia su basi fisiche solide e su calcoli che diversi gruppi di ricerca stanno già analizzando con grande interesse.

Perché un fotone non si può dividere

Per capire la portata di questa scoperta teorica bisogna fare un passo indietro. Un fotone è il quanto di luce, ovvero la quantità minima di energia elettromagnetica che esiste in natura. Non ha massa, viaggia alla velocità della luce e, soprattutto, è indivisibile. Almeno, così recita il manuale classico della fisica quantistica. Nessun esperimento ha mai prodotto mezzo fotone, e c’è un motivo profondo: la luce è quantizzata, il che significa che esiste solo in pacchetti interi di energia, mai in frazioni.

Il modello matematico appena proposto non mette in discussione questo principio. Anzi, lo conferma in modo spettacolare. Quando si tenta di applicare energia sufficiente per “tagliare” un fotone, quell’energia non distrugge la particella originale spaccandola in due pezzi. Quello che accade, invece, è che l’energia immessa nel sistema viene convertita in nuove particelle di luce. Il vuoto quantistico, che in realtà non è mai davvero vuoto ma pullula di fluttuazioni, risponde generando fotoni aggiuntivi. Più si spinge, più se ne creano.

Le implicazioni per la fisica e la tecnologia

Questo scenario ricorda molto un fenomeno già noto: la produzione di coppie particella e antiparticella dal vuoto, prevista dalla teoria quantistica dei campi e osservata sperimentalmente in contesti ad altissima energia. Il modello matematico relativo ai fotoni si inserisce nello stesso filone, ma con una eleganza tutta sua: dimostra che la natura protegge l’indivisibilità della luce attraverso un meccanismo creativo piuttosto che distruttivo.

Le ricadute potenziali non sono trascurabili. Se confermato sperimentalmente, questo modello potrebbe aprire strade nuove nella comprensione della elettrodinamica quantistica e, sul piano pratico, offrire spunti per tecnologie che sfruttano la generazione controllata di fotoni. Si pensi alle comunicazioni quantistiche, ai sensori di nuova generazione o ai futuri computer ottici, tutti ambiti dove la capacità di produrre fotoni in modo preciso e prevedibile rappresenta un vantaggio enorme.

Resta ovviamente il passaggio più difficile: portare tutto questo dalla carta al laboratorio. Ma il fatto che un modello matematico riesca a descrivere con tale chiarezza un comportamento così controintuitivo della luce è già di per sé un risultato notevole. La natura, ancora una volta, preferisce creare piuttosto che spezzare. E il fotone resta lì, intero, mentre dal nulla spuntano i suoi fratelli.

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Trasformare la luce del sole in carburante utilizzabile, senza bisogno di batterie. Sembra fantascienza, eppure un gruppo di ricercatori della Osaka Metropolitan University ha fatto esattamente questo, sviluppando un sistema di fotosintesi artificiale che si autoregola e produce combustibile partendo da acqua, anidride carbonica e radiazione solare. Una svolta che potrebbe rendere la produzione di combustibili solari molto più semplice, economica e alla portata di tutti.

Il concetto di fondo non è del tutto nuovo. Come le piante fanno da miliardi di anni, anche la fotosintesi artificiale sfrutta la luce solare per convertire acqua e CO2 in composti ricchi di energia. Il prodotto in questione è l’acido formico, una sostanza che può funzionare sia come combustibile sia come metodo per immagazzinare energia. Il problema, fino a oggi, era un altro: tenere stabile la produzione quando la luce cambia nel corso della giornata. Nuvole, variazioni di intensità, ore diverse. Tutto questo mandava in crisi i sistemi esistenti, che per compensare avevano bisogno di batterie, convertitori elettronici e apparecchiature di controllo piuttosto costose.

Come funziona l’elettrolizzatore che si regola da solo

Il cuore di ogni sistema di fotosintesi artificiale è un elettrolizzatore, il componente che trasforma l’elettricità generata dai pannelli solari in energia chimica. Per farlo lavorare al meglio, finora serviva un sistema chiamato MPPT (Maximum Power Point Tracking), che regola continuamente tensione e corrente per estrarre la massima potenza possibile dalle celle solari. Ma il MPPT tradizionale richiede batterie e componenti elettronici aggiuntivi, e questo fa lievitare costi e complessità.

Il team guidato dal professor associato Yasuo Matsubara e dal professor Yutaka Amao ha preso una strada diversa. Ha riprogettato l’elettrolizzatore stesso, integrandovi un elettrolita solido speciale che permette al dispositivo di svolgere la funzione MPPT in autonomia. Niente batterie, niente elettronica esterna. Il trucco sta nella fisica del dispositivo: quando la luce solare aumenta, l’elettrolizzatore si scalda naturalmente, e questo calore fa diminuire la resistenza elettrica interna, permettendo alla corrente di fluire con più facilità. Il sistema, in pratica, si adatta da solo alle condizioni che cambiano.

Risultati concreti sotto il sole vero

La parte più convincente di tutta la ricerca è che non si tratta solo di teoria. Quando il dispositivo è stato testato all’aperto, sotto le condizioni reali di illuminazione solare, ha continuato a produrre acido formico in modo stabile anche con le fluttuazioni della luce. Il professor Matsubara ha ricordato che una versione del sistema era già stata presentata durante l’Expo 2025 di Osaka, dove aveva generato abbastanza acido formico da alimentare un diorama in miniatura. Un dettaglio che potrebbe sembrare marginale, ma che in realtà dimostra qualcosa di molto concreto: la tecnologia funziona e potrebbe un giorno essere utilizzata per alimentare dispositivi nelle nostre case.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista EES Solar nell’11 giugno 2026, e apre prospettive interessanti per chi sogna un futuro in cui la produzione di combustibile solare diventi alla portata di chiunque abbia un tetto e un po’ di sole a disposizione. La fotosintesi artificiale senza batterie non risolve tutto, certo. Ma toglie di mezzo una bella fetta di complessità, e questo è già un passo avanti che vale la pena raccontare.

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La particella Amaterasu, uno degli enigmi più affascinanti dell’astrofisica moderna, potrebbe finalmente avere una spiegazione. Un gruppo di ricercatori guidato dalla Penn State ha pubblicato su Physical Review Letters uno studio che ribalta parecchie convinzioni: alcuni dei raggi cosmici più energetici mai osservati potrebbero non essere semplici protoni, ma nuclei atomici ultrapesanti, più pesanti del ferro. E questa ipotesi, per quanto possa sembrare controintuitiva, spiegherebbe molte cose che finora non tornavano.

La particella Amaterasu fu rilevata nel 2021 dal Telescope Array nello Utah e battezzata così in onore della dea del sole nella mitologia giapponese. La sua energia stimata, circa 240 exa elettronvolt, la colloca tra gli eventi cosmici più estremi mai registrati, nella stessa categoria rarissima della celebre particella “Oh My God” del 1991. Per dare un’idea delle proporzioni: parliamo di un singolo granello di materia cosmica che trasporta più o meno l’energia cinetica di una pallina da tennis lanciata a tutta velocità. Qualcosa di francamente assurdo, eppure reale.

Il problema, però, era un altro. La direzione di arrivo della particella Amaterasu puntava verso un vuoto cosmico, una regione dello spazio dove non esiste nessuna sorgente nota abbastanza potente da generare raggi cosmici di quella portata. Come se una pallottola arrivasse da una stanza vuota. Per oltre 60 anni, del resto, l’origine e i meccanismi di accelerazione dei raggi cosmici ad altissima energia sono rimasti tra i misteri più ostinati della fisica.

Nuclei ultrapesanti: la chiave che mancava

Qui entra in gioco la nuova ricerca. Kohta Murase, professore di fisica e astrofisica alla Penn State e coordinatore del team, ha spiegato che i nuclei ultrapesanti perdono energia molto più lentamente rispetto ai protoni o ai nuclei di massa intermedia mentre attraversano lo spazio intergalattico. Questo significa che possono percorrere distanze cosmiche enormi conservando livelli di energia estremi, e quindi raggiungere la Terra ancora carichi di quella potenza spaventosa.

Il team ha condotto simulazioni al computer molto dettagliate, modellando il comportamento di particelle di diverse dimensioni durante il viaggio attraverso lo spazio profondo. I risultati sono eloquenti: a energie comparabili con quella della particella Amaterasu, i nuclei più pesanti del ferro sopravvivono al tragitto molto meglio di qualunque altra particella più leggera.

Attenzione, però: nessuno sta dicendo che tutti i raggi cosmici ad altissima energia siano nuclei ultrapesanti. La sfumatura è importante. Se anche solo alcuni degli eventi più energetici fossero riconducibili a questo tipo di particelle, cambierebbe radicalmente il modo in cui vengono cercate le loro sorgenti.

Esplosioni cosmiche e osservatori del futuro

Ma da dove arriverebbero, concretamente, questi nuclei ultrapesanti? Le sorgenti più promettenti, secondo lo studio, sono le morti di stelle massive che collassano in buchi neri o in stelle di neutroni fortemente magnetizzate, oltre alle fusioni di sistemi binari di stelle di neutroni, già note come potenti emettitori di onde gravitazionali. Questi fenomeni violentissimi possono anche alimentare lampi di raggi gamma tra le esplosioni più energetiche dell’universo.

C’è un dettaglio ulteriore che rende la teoria ancora più interessante: la presenza di nuclei ultrapesanti potrebbe spiegare una differenza osservata nello spettro dei raggi cosmici tra emisfero nord e sud del cielo. Se questa componente pesante fosse davvero significativa alle energie più alte, i dati futuri dovrebbero mostrare una composizione più pesante del ferro.

Gli osservatori di nuova generazione, come il progetto AugerPrime in Argentina e il proposto Global Cosmic Ray Observatory, potrebbero mettere alla prova queste previsioni. Il lavoro teorico sulle esplosioni cosmiche che coinvolgono buchi neri e stelle di neutroni magnetizzate potrebbe a sua volta aiutare a capire dove nascono davvero i raggi cosmici più potenti dell’universo. La ricerca, condotta con collaboratori dell’Istituto Yukawa di fisica teorica in Giappone e della Virginia Tech, apre insomma un filone che nei prossimi anni potrebbe riscrivere parecchi capitoli dell’astrofisica delle alte energie.

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Eliminare le batterie dai dispositivi elettronici sembrava fantascienza fino a poco tempo fa. Eppure un team internazionale di scienziati ha appena scoperto un effetto quantistico che potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui alimentiamo la tecnologia del futuro. La ricerca, guidata dal Professor Dongchen Qi della Queensland University of Technology (QUT) insieme al Professor Xiao Renshaw Wang della Nanyang Technological University di Singapore, è stata pubblicata sulla rivista Newton il 4 giugno 2026 e ha già fatto parecchio rumore nella comunità scientifica.

Al centro di tutto c’è il cosiddetto effetto Hall non lineare, un fenomeno quantistico che permette di convertire segnali elettrici alternati direttamente in corrente continua. Detto in parole povere: l’energia proveniente da trasmissioni wireless o da altre fonti ambientali potrebbe essere trasformata in elettricità utilizzabile senza bisogno di diodi tradizionali o altri componenti ingombranti. Un dispositivo basato su questo principio potrebbe, in teoria, funzionare senza batterie, alimentandosi dall’energia che già fluttua nell’ambiente circostante. Sensori, chip, dispositivi indossabili: tutto potrebbe cambiare.

Il materiale quantistico funziona anche a temperatura ambiente

La parte davvero interessante è che questo effetto quantistico non resta confinato alle condizioni estreme di un laboratorio. Il team ha esaminato un materiale topologico di alta qualità, il Bi2Te3, e ha dimostrato che l’effetto Hall non lineare rimane stabile anche a temperatura ambiente. Questo è un passaggio cruciale, perché molti fenomeni quantistici tendono a svanire appena ci si allontana dalle temperature prossime allo zero assoluto.

Ma c’è di più. I ricercatori hanno scoperto che la temperatura gioca un ruolo fondamentale nel determinare sia l’intensità sia la direzione della tensione elettrica prodotta dal materiale. A basse temperature, sono le microscopiche imperfezioni nella struttura del materiale ad avere il maggiore impatto sull’effetto quantistico. Man mano che la temperatura sale, entrano in gioco le vibrazioni atomiche naturali del reticolo cristallino, che prendono il sopravvento. Questo cambiamento provoca addirittura un’inversione nella direzione del segnale elettrico generato, rivelando un meccanismo di controllo che nessuno aveva osservato prima.

Dalle imperfezioni atomiche alla tecnologia del futuro

La scoperta di questo meccanismo di “commutazione” apre prospettive notevoli. Una volta compreso cosa succede all’interno del materiale, diventa possibile progettare dispositivi che sfruttino deliberatamente queste proprietà. Il Professor Qi lo ha spiegato in modo piuttosto diretto: quando gli effetti quantistici smettono di essere concetti astratti e iniziano a diventare strumenti pratici, le applicazioni si moltiplicano.

Si parla di sensori autoalimentati, tecnologia indossabile che non richiede ricarica, componenti ultraveloci per le reti wireless di prossima generazione. Il sogno di una elettronica senza batterie, alimentata dall’energia ambientale, è ancora lontano dal diventare un prodotto sugli scaffali. Però questa ricerca fornisce una base concreta su cui costruire. E il fatto che il fenomeno sia controllabile attraverso la temperatura e le imperfezioni del materiale offre ai progettisti una leva in più per ottimizzare le prestazioni dei futuri dispositivi. La strada è tracciata, e per una volta non servono batterie per percorrerla.

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La teoria della turbolenza, uno dei pilastri della fisica dei fluidi da oltre ottant’anni, potrebbe non essere così rigida come si è sempre pensato. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Pittsburgh, in collaborazione con colleghi dell’Università di Torino, ha dimostrato che la direzione del flusso di energia all’interno di un sistema turbolento può essere modificata, e persino invertita. Una scoperta che, se confermata su larga scala, potrebbe cambiare il modo in cui si affrontano problemi enormi: dalle correnti oceaniche alla modellazione del clima, fino ad applicazioni in campo medico.

Per capire la portata della cosa, bisogna fare un passo indietro. Dal 1941, grazie al lavoro di Andrey Kolmogorov, la comunità scientifica ha dato per assodato un principio fondamentale: nei flussi tridimensionali, come quelli che si osservano negli oceani o nell’atmosfera, l’energia si muove dalle strutture più grandi verso quelle più piccole. In pratica, i grandi vortici si frammentano in vortici via via più piccoli, fino a dissipare tutta la loro energia. Nei flussi bidimensionali, invece, accade il contrario. Questa regola ha guidato decenni di ricerca. E nessuno, fino a oggi, l’aveva messa seriamente in discussione.

Il meccanismo che cambia le regole del gioco

Il merito va a Lei Fang, professore di ingegneria civile e ambientale a Pittsburgh, insieme al dottorando Xinyu Si e ai ricercatori italiani Filippo De Lillo e Guido Boffetta. Fang ha riformulato il problema del flusso energetico turbolento in termini meccanici, basandosi sulle equazioni di Navier Stokes. L’intuizione chiave? Se il trasferimento di energia è un processo meccanico, allora può essere manipolato cambiando la geometria tra forza e spostamento.

Lo strumento matematico utilizzato sono i tensori, oggetti che descrivono grandezze come stress e deformazione nei fluidi. Fang ha sviluppato un framework geometrico basato sull’allineamento di questi tensori e ha scoperto che, in determinate condizioni, la direzione del trasferimento energetico può essere reindirizzata. Non è più un percorso obbligato. Per verificare la teoria, il team ha condotto esperimenti in laboratorio usando uno strato sottile d’acqua sottoposto a forze elettromagnetiche, con particelle traccianti per visualizzare il movimento del fluido. I risultati sperimentali hanno confermato le simulazioni al computer e le previsioni del nuovo modello.

Dalle onde del mare ai dispositivi medici

Le ricadute pratiche potrebbero essere notevoli. Fang ha spiegato che, attraverso questo framework teorico, è possibile usare piccole barriere fisiche, nell’ordine di una decina di metri, per perturbare le barriere di trasporto oceanico che si estendono per chilometri. Questo aprirebbe scenari interessanti per la gestione delle coste, ad esempio nel migliorare la dispersione di acque reflue o contaminanti.

Ma c’è un altro campo dove la teoria della turbolenza rivisitata potrebbe fare la differenza: la microfluidica. Nei canali più piccoli di un millimetro, la viscosità del liquido rende il mescolamento estremamente difficile perché la turbolenza è praticamente assente. Allineando forze e spostamento in modo specifico, si potrebbe generare una forma debole di turbolenza capace di accelerare il mescolamento di agenti chimici o biologici. Un vantaggio enorme per la diagnostica medica e la somministrazione di farmaci.

E poi c’è la questione climatica. Le correnti oceaniche e la circolazione atmosferica sono fondamentali nella regolazione delle temperature globali. Se i cambiamenti climatici alterano i pattern del vento e il comportamento degli oceani, comprendere come le forze in gioco modificano il flusso energetico turbolento potrebbe portare a modelli climatici decisamente più accurati. Per ora resta un’ipotesi, come lo stesso Fang ha precisato, ma le basi scientifiche ci sono. La teoria della turbolenza, insomma, si è dimostrata più flessibile di quanto chiunque avesse immaginato negli ultimi otto decenni.

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La superconduttività è uno di quei fenomeni che da decenni tiene incollati i fisici ai loro laboratori. L’idea che l’elettricità possa scorrere senza alcuna perdita di energia è affascinante quanto sfuggente, e ogni passo avanti in questo campo ha il potenziale di rivoluzionare il modo in cui produciamo e trasportiamo energia. Ora, un gruppo di scienziati ha trovato qualcosa di davvero inatteso: un metodo per accendere e spegnere la superconduttività quasi come si farebbe con un interruttore. E il bello è che il trucco sta tutto nell’accoppiamento tra strati di grafene ritorto e un materiale sintetico simile al diamante.

Il meccanismo, a grandi linee, funziona così. I ricercatori hanno sovrapposto sottilissimi fogli di grafene leggermente ruotati tra loro, una configurazione già nota nel mondo della fisica per le sue proprietà particolari. La novità sta nell’aver affiancato questi strati a un substrato di diamante sintetico, creando un ambiente in cui è possibile modificare il modo in cui gli elettroni interagiscono con ciò che li circonda. Cambiando queste interazioni, il team è riuscito a controllare quando il materiale entra nello stato superconduttivo e quando ne esce. Sembra semplice detto così, ma dietro c’è una complessità enorme.

Un comportamento che sfida la fisica convenzionale

La parte più intrigante della faccenda non è solo il controllo della superconduttività in sé, ma il fatto che il materiale si comporta in modi che non rispettano le regole dei superconduttori convenzionali. La teoria classica, quella formulata da Bardeen, Cooper e Schrieffer negli anni Cinquanta, descrive piuttosto bene come funzionano i superconduttori tradizionali. Eppure, quello che è stato osservato in questo esperimento non rientra in quello schema. Gli scienziati parlano di segnali che potrebbero indicare una fisica completamente nuova, qualcosa che va oltre i modelli attuali e che potrebbe aprire strade finora neppure immaginate.

Vale la pena sottolineare che il grafene ritorto era già finito sotto i riflettori qualche anno fa, quando si era scoperto che bastava ruotare due strati di un angolo molto preciso per far emergere proprietà elettroniche straordinarie. Quella scoperta aveva già scosso la comunità scientifica. Questo nuovo studio porta il discorso ancora più avanti, dimostrando che l’ambiente circostante, il substrato su cui si appoggia il grafene, gioca un ruolo decisivo nel determinare se la superconduttività si manifesta oppure no.

Perché questa scoperta conta davvero

Se tutto questo dovesse essere confermato e replicato su scala più ampia, le implicazioni sarebbero enormi. Poter controllare la superconduttività in maniera precisa significherebbe avvicinarsi a dispositivi elettronici con efficienza energetica senza precedenti, computer quantistici più stabili e reti di distribuzione dell’energia praticamente prive di sprechi. Certo, la strada dalla scoperta in laboratorio all’applicazione concreta è lunga e piena di ostacoli. Ma il fatto che un sistema così sottile e apparentemente fragile possa esibire un controllo tanto raffinato sulla superconduttività rappresenta, senza mezzi termini, uno di quei momenti in cui la scienza dei materiali fa un salto in avanti significativo.

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