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FISICA/ Sta per essere battuto il record di velocità per il riscaldamento dell'acqua

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Riscaldamento dell'acqua  Riscaldamento dell'acqua

Tutti noi sappiamo per esperienza quanto tempo ci vuole per portare a ebollizione l’acqua in cui vogliamo cuocere gli spaghetti. La sua durata dipende, ovviamente, da diversi fattori, quali ad esempio: la quantità d’acqua che si vuole riscaldare, l’intensità della fiamma, il tipo di pentola usato e così via, ma normalmente è un intervallo temporale che rimane dell’ordine di alcuni minuti. Ovviamente, diminuendo la pressione esterna o usando un forno a microonde, questo tempo potrebbe ridursi notevolmente. 

Una cosa però è certa: difficilmente si riuscirebbe a battere il record che pensano di stabilire gli scienziati del “Center for Free Electron Laser Science” di Amburgo (Germania). Il gruppo di ricercatori tedesco ha infatti scoperto una nuova tecnica di riscaldamento che permetterebbe (il condizionale è d’obbligo poiché per ora si tratta solo di una previsione teorica) di portare una piccola quantità d’acqua fino a 600 °C in meno di mezzo picosecondo (vale a dire in meno di mezzo milionesimo di milionesimo di secondo). Si tratta, effettivamente, di un tempo molto più piccolo del classico “un batter di ciglia”. Basti pensare che, confrontato con un secondo, mezzo picosecondo equivarrebbe a un secondo confrontato con 32.000 anni! 

Secondo gli scienziati di Amburgo, per provocare questo riscaldamento ultrarapido dell’acqua è necessario utilizzare un impulso molto intenso di radiazione elettromagnetica nella regione dei TeraHerz (vale a dire un impulso di luce con frequenza compresa fra quella delle onde radio e quella dell’infrarosso). Facile a dirsi… ma alquanto difficile a farsi! Per generare un impulso luminoso siffatto è, infatti, necessario ricorrere ad un laser a elettroni liberi (in gergo FEL, Free Electron Laser), un dispositivo di notevoli dimensioni, che ricorda più un acceleratore di particelle che un comune laser da laboratorio. 

La caratteristica peculiare di questa sorgente di luce coerente consiste, infatti, nel differire dalle normali sorgenti laser per il fatto che la radiazione non viene emessa dagli elettroni di un sistema atomico opportunamente eccitato, bensì da un fascio di elettroni liberi accelerati a velocità prossime a quella della luce e fatti interagire con una struttura magnetica denominata “ondulatore magnetico” (wiggler). Oscillando in su e in giù lungo il percorso della struttura magnetica, gli elettroni vengono accelerati in modo tale da irraggiare onde elettromagnetiche la cui frequenza dipende da alcuni parametri sperimentali, quali: l’energia degli elettroni e l’intensità del campo magnetico attraversato. Variando questi due parametri si potrebbero ottenere, in linea di principio, emissioni laser di qualsiasi lunghezza d’onda (a differenza dei comuni laser, che invece emettono solo radiazioni a frequenze ben definite).         



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