Fissione, Fusione, Antimateria. Le soluzioni restano le rinnovabili

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L’annuncio negli USA di un guadagno di energia dal processo di fusione, con probabile produzione commerciale di energia, tra 30 anni mi ha fatto sognare un altro ambito di ricerca dell’energia: l’antimateria.

Nel 1929 un grande fisico Dirac, formulò alcune teorie e nel descrivere alcuni risultati delle misure sperimentali giunse, a una incredibile previsione: l’elettrone doveva avere un antielettrone uguale in tutto tranne nella carica elettrica, che doveva essere positiva, quindi opposta a quella dell’elettrone. A questa antiparticella fu dato il nome di positrone.

Secondo la visione standard del Big Bang, quando l’Universo è nato era composto in egual quantità di materia e antimateria. Sappiamo che nell’Universo esiste, per ogni particella una cosiddetta anti-particella, con medesima massa della particella, ma carica elettrica opposta. Quando particella e antiparticella si incontrano (annichilazione), trasformano la propria massa, in energia, e scompaiono in un raggio di luce (raggio gamma), annichilendo.

Se nell’Universo ci fosse la stessa quantità di materia e antimateria, esse annichilirebbero completamente, trasformando tutta la massa dell’Universo in energia. Siccome questo non è successo, ci deve essere una spiegazione.

A Ginevra nel Large Hadron Collider (LHC) si svolge un esperimento denominato Alpha, che intende produrre e intrappolare atomi di anti idrogeno per dare risposte al grande mistero di dove sia finita l’antimateria. composta da particelle identiche alle particelle di materia, ma di carica opposta.
Quando una particella e la sua antiparticella si incontrano, annichiliscono, ovvero si disintegrano vicendevolmente rilasciando energia sotto forma di radiazione gamma. IL CERN usa un acceleratore di particelle chiamato Antiproton Decelerator per creare atomi di antidrogeno
Ogni giorno in medicina utilizziamo la tecnica Positron Emission Tomography (PET) e i positroni provengono da particolari nuclei contenuti in un fluido speciale , iniettato poi nel paziente. Anche i raggi cosmici provenienti dallo spazio “scontrandosi” nell’alta atmosfera con atomi di azoto e, ossigeno producono particele e antiparticelle.

Questa idea di usare l’antimateria come sorgente di energia circola da molto tempo e, che ha il più alto rapporto attualmente conosciuto in fisica tra l’energia prodotta e la massa utilizzata mi è tornata in mente dopo l’annuncio fatto negli USA dove, per la prima volta in un processo di fusione sembra si sia ottenuto più energia di quella spesa per realizzare il fenomeno.
Osservo che al Laurence Livermore Lab, la reazione di fusione è avvenuta un piccolo cilindro cavo fatto d’oro che sta nel palmo della tua mano, chiamato hohlraum che è ottimo per dimostrare l’accensione, ma non abbastanza efficiente per progettare la fusione pulsata continua perché tantissima energia laser residua viene PERSA nel riscaldare l’oro in luogo del combustibile a idrogeno.

Se la soluzione per la commercializzazione resta quella dell’hohlraum altro che trenta anni ci vorranno per la produzione del Kwh!

Perché non puntare sul sogno dell’antimateria come combustibile soprattutto per alimentare astronavi ?

Problemi immensi da risolvere che vanno dalla enorme quantità di energia prodotta fatta di fotoni alla complessità del processo di produzione di antimateria alla conservazione della stessa una volta creata (soluzioni basate sul vuoto? Sul freddo e sui campi magnetici? Creare, conservare e usare antimateria per la generazione di energia è difficilissimo. Le possibili applicazioni di interesse militare dell’antimateria sono molte e l’interesse in questo ambito fu manifestato da Fermi, Teller e Sacharov già nel 1947.

Oggi l’antimateria viene prodotta oltre che al CERN di Ginevra, negli USA al Fermi National Accelerator Center e nel laboratorio Serpukhov in Russia. L’antimateria costituisce oggi uno dei campi principali di ricerca sulle armi nucleari di quarta generazione. Rimodulare la ricerca verso l’energia per sistemi propulsivi sarebbe un grande gesto di realismo e responsabilità. Un grammo di antimateria produce attraverso la sua annichilazione un miliardo di volte più energia di un grammo di benzina e mille volte di più di un grammo di uranio in un reattore nucleare a fissione.

Realisticamente la opzione più rapida, realistica e sostenibile resta l’uso delle fonti rinnovabili coerente con il limite del cosiddetto budget del carbonio che è il limite di concentrazione dei gas serra per evitare il devastante e rischioso superamento dell’aumento di temperatura media terrestre fissata in un , + 2 gradi centigradi rispetto alla temperatura in epoca preindustriale diventando impossibile la gestione degli effetti.

Foto di Pete Linforth da Pixabay

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