Diamanti e laser per spiegare pianeti giganti

21 luglio 2014

Di cosa sono fatti i pianeti giganti? E come e’ possibile studiarli senza dover affrontare un viaggio di centinaia di milioni di chilometri? Ci sono riusciti, come riporta Media Inaf, il notiziario online dell’Istituto nazionale di astrofisica, alcuni ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory, dell’Universita’ Berkeley (California) e dell’Universita’ di Princeton usando il National Ignition Facility (il piu’ grande strumento di ricerca con laser al mondo), col quale hanno ricreato e misurato accuratamente le proprieta’ dei materiali che compongono pianeti come Giove, Saturno, Urano, Nettuno e molti altri che ci trovano al di fuori del Sistema Solare. Lo studio, attraverso il quale i ricercatori hanno cercato di ottenere nuovi dettagli sull’evoluzione dei giganti gassosi, si e’ focalizzato sull’analisi del carbonio, il quarto elemento piu’ abbondante nell’Universo (dopo l’idrogeno, l’elio e l’ossigeno) e uno dei principali componenti di questi pianeti.

Il team di esperti guidati dal fisico Ray Smith ha usato il laser NIF per comprimere, come mai era stato fatto finora, alcuni campioni di diamante (che non e’ altro che una delle tante forme in cui si presenta il carbonio) fino a 50 milioni di volte la pressione atmosferica della Terra (paragonabile alla pressione esercitata al centro di Saturno). Il gruppo di scienziati ha utilizzato 176 laser (dei 192 disponibili) per produrre un’onda di pressione che ha compresso il materiale per un breve periodo di tempo. Il risultato? Il campione e’ stato vaporizzato in meno di 10 miliardesimi di secondo. Come e’ noto il diamante e’ il materiale cristallino piu’ duro e meno comprimibile che esista sul nostro pianeta. Nonostante cio’ gli scienziati sono riusciti a portarlo, come mai in precedenza, a una densita’ maggiore di quella del piombo che e’ tra i piu’ densi in natura.

Non e’ un risultato totalmente nuovo perche’ pressioni simili sono state raggiunte anche con esperimenti precedenti, ma usando onde d’urto che producono anche alte temperature – centinaia di migliaia di gradi – che non sono realistiche nel caso dell’interno di questi pianeti. La sfida per i ricercatori e’ stata quindi quella di mantenere temperature relativamente basse durante tutto l’esperimento: il risultato e’ stato raggiunto modificando lentamente l’intensita’ del laser durante il processo. ”Queste tecniche sperimentali che abbiamo sviluppato ci forniscono un nuovo modo per riprodurre in laboratorio le condizioni di pressione-temperatura che troveremmo all’interno di un pianeta gigante”, ha detto Ray Smith. I dati ottenuti sono tra i primi risultati dall’avvio della meccanica quantistica 80 anni fa. Ma se in generale la teoria e la pratica sembrano essere concordi, sono state scoperte anche delle importanti differenze che suggeriscono nuovi potenziali tesori nascosti nelle proprieta’ dei diamanti compressi. Nuovi esperimenti con i laser NIF si concentreranno proprio su questi misteri. (Asca)

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