Sapere Scienza

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Un conduttore veramente super

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Le gigantesche macchine acceleratrici come l’Lhc del Cern possono funzionare solo grazie alla superconduttività, un fenomeno scoperto nel 1911 dal Premio Nobel olandese Heike Kamerlingh Onnes. Osservando il mercurio portato ad operare a bassa temperatura, Onnes misurò che la resistenza elettrica diventava nulla e la corrente fluiva senza ostacoli né perdite. Oggi, i superconduttori sono studiati per risolvere il problema dell’enorme quantità di corrente utilizzata nei laboratori scientifici ma anche come soluzione al trasporto di corrente su lunghe distanze.

 
Un fenomeno inspiegabile ma vero

Il passaggio di corrente che non provochi una resistenza elettrica non può esistere secondo la fisica classica e la legge di Ohm. La superconduttività rimase dunque un fenomeno tecnicamente inspiegabile fino agli anni Sessanta quando, con l’uso della fisica quantistica, si riuscì a capire come mai alcuni materiali, al di sotto di una certa temperatura detta “critica”, diventano superconduttori. Tra i fenomeni stupefacenti che una tale proprietà comporta, c’è anche la levitazione magnetica e il mantenimento di flussi di corrente per svariati anni.

 

I superconduttori e i super acceleratori

L’Lhc è l’unica macchina al mondo capace di accelerare protoni a una velocità che è solo lo 0.0000001% più bassa di quella della luce. In queste condizioni, è molto difficile mantenere i protoni sull’orbita circolare definita dall’acceleratore. Per farlo, si utilizzano dei potentissimi elettromagneti che, se non fossero superconduttori, non potrebbero sopportare la corrente di 11mila Ampère necessaria a produrre il campo magnetico di 8 Tesla che mantiene le particelle nella loro orbita.

 

I superconduttori del futuro

Idealmente, se potessimo costruire un elettrodotto con cavi superconduttori, saremmo in grado di trasportare enormi quantità di corrente senza alcuna perdita. Nella realtà, non siamo ancora riusciti a realizzare un superconduttore che possa operare a temperature ambiente, cosa che limita l’utilizzo di questo tipo di materiali al di fuori dei laboratori. Tuttavia, qualche settimana fa, proprio al Cern, si è riusciti a ottenere che un superconduttore – il Diborato di Magnesio (MgB2) – riuscisse a sostenere 20mila Ampère se operato alla temperatura di -253C. A questa temperatura, si può pensare di progettare delle linee di trasmissione per il trasporto di corrente su lunghe distanze. Naturalmente, tali linee presupporrebbero la costruzione a intervalli regolari di stazioni di raffreddamento per mantenere la bassa temperatura. Dal punto di vista dell’ingegneria, la soluzione diventa ora molto più vicina.

 

[in foto: La linea elettrica di test a bassa temperatura installata al Cern. Il cavo  superconduttore di diborato di magnesio in cui si è misurata per la prima volta la corrente record di 20mila Ampère è contenuto all' interno]

Antonella Del Rosso

Laureata in Fisica con specializzazione in Fisica delle Particelle e, in seguito, Fisica Nucleare, si occupa di comunicazione scientifica da circa 20 anni. In seno al gruppo Comunicazione del CERN di Ginevra è responsabile della Comunicazione Interna, Editor del CERN Bulletin e responsabile del progetto CERNland.

copertina   maggio-giugno 2019

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