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venerdì 27 agosto 2010

Angeli e Demoni: le bombe di antimateria funzionano davvero?

Angeli e Demoni: le bombe di antimateria funzionano davvero?

18 maggio 2009
Il libro di Dan Brown Angeli e Demoni lo scorso mercoledì 13 maggio è arrivato sul grande schermo.  Se vi siete persi il mega-bestseller , la trama è incentrata sul piano di far saltare il Vaticano usando una bomba di antimateria, un piccolo meccanismo della potenza di una testata nucleare. In un film thriller sembra che la cosa possa funzionare ma le bombe di antimateria potrebbero qualcosa di più di semplice fiction?

In linea di principio l’antimateria potrebbe essere il migliore degli esplosivi. La materia e l’antimateria, infatti, quando vengono a contatto si annichiliscono reciprocamente rilasciando energia, secondo la famosa formula di Enstein. Questo ci dice che mezzo chilo di antimateria è equivalente a circa 19 megatonnellate di TNT. Così, in teoria, potremmo creare delle bombe tascabili capaci di devastare una città. C’è la piccola questione del “contenimento”, l’antimateria deve essere tenuta in condizioni di vuoto perfetto e non deve venire in contatto con le pareti del container  in cui si trova. Ma una volta risolto questo, non appena hai la tua antimateria puoi uscire fuori e provocare un disastro.

E poi c’è un grosso problema. In Angeli e Demoni, l’antimateria viene rubata dal CERN (European  Organization for Nuclear research). Ed è proprio vero, lì gli scienziati producono realmente antimateria. Ma solo in quantità submicroscopiche. “Se sommiamo tutta l’antimateria che abbiamo prodotto in oltre trent'anni di fisica dell’antimateria al CERN, e siamo generosi, potremmo arrivare a dieci miliardesimi di grammo” ha detto al New Scientist Rolf Landua, del CERN. “ Anche se questa quantità ci esplodesse sulla punta delle dita non sarebbe più pericolosa che accendere un cerino.

Il loro sito chiarisce che non ci sono piani di creare un’arma. “Ci vorrebbero miliardi di anni per produrre quantità di materie sufficienti a costruire una bomba con lo stesso effetto distruttivo di una tipica bomba ad idrogeno, come ne esistono ormai oltre diecimila” dice il sito.  “Ora il pubblico in qualche modo si aspetta una bomba di antimateria ma noi sappiamo da molto tempo che non può essere realizzata in pratica".
Il CERN si occupa di ricerca pacifica. E quindi è comprensibile che non vogliano che nessuno dei loro studi sia preso per usi militare. Magari però stanno solo cercando di minimizzare, giusto un pochino, il potenziale delle armi ad antimateria nel lungo periodo.

Attualmente per produrre antimateria si spara un raggio di particelle ad alta energia su un bersaglio (questa è una delle cose che il CERN può fare con i propri acceleratori di particelle giganti). Ma ci sono metodi molto più efficienti di questo. Uno studio della NASA consiglia la produzione di antimateria attraverso la generazione spontanea di una coppia di particelle-anitiparticelle associate a campi di vuoto. L’interesse della NASA deriva dal fatto che l’antimateria potrebbe diventare il miglior combustibile per i propri razzi. Invece che usare antimateria – che anche secondo loro sarebbe troppo costoso – la NASA ha esplorato la cosiddetta Antimatter Initiated Microfusion, usando una piccolissima quantità di antimateria come scintilla per far partire una reazione nucleare. Per alimentare un velivolo spaziale con AIM servirebbe una quantità compresa tra uno e i cento microgrammi di antimateria, a seconda della missione. 

Questo studio della NASA suggerisce che si potrebbe produrre antimateria in tali quantità. Il costo, secondo le loro stime, sarebbe di 62,5 milioni di dollari per microgrammo (… mi piace quel “,5”). Tuttavia secondo loro un impianto apposito per la produzione di antimateria, che potrebbe costare dai tre ai dieci miliardi di dollari, potrebbe abbattere i costi dell’antimateria fino a 25 mila dollari per microgrammo.

Secondo i miei calcoli, un microgrammo equivarrebbe a circa 46 chili di esplosivo, che potrebbe essere definita una quantità tatticamente utile. (Per esempio, il piccolo missile Spike, una testata da mezzo chilo potrebbe essere reso molte volte più potente di un Hellfire che è venti volte più grande, una strategia utile per obiettivi importanti.)

IL progetto “Revolutionary Technology” dell’Air Force, l'aviazione Americana,  ha mostrato interesse a quest’applicazione, circa cinque anni fa. IL Broad Area Announcement del 2004 ha espresso interesse per diverse tecnologie innovative per le munizioni, tra cui anche la  “Positron Energy Conversion and Advanced Energetics” (Conversione energetica avanzata). Un positrone è l’antimateria equivalente di un elettrone, e forse la particella di antimateria può semplice da produrre e conservare.

Quando ho fatto domane sulle ricerca dell' Air Force sull’antimateria, sono stati ben attenti a non menzionare le armi: “ Questa tecnologia potrebbe avere svariate applicazioni - come ad esempio un nuovo sistema di propulsione, alimentatori satellitari ultraleggeri, motori a high specific impulse, e misurazioni di precisione - anche se queste applicazioni potrebbero arrivare in un futuro piuttosto lontano, fra trenta anni o anche di più” mi ha detto un portavoce.

I positroni possono essere conservati in una Penning Trap una sorta di bottiglia magnetica. (L’Air Force ha acquistato una nuova “trappola” di nuvole di positroni a dicembre, ma solo come meccanismo per esaminare i difetti nei semiconduttori). Tuttavia simili “trappole” sono soggette a perdite e non consentono di immagazzinare i positroni indefinitamente. C’è anche il problema di cosa potrebbe accadere se l’alimentatore si fermasse. La trappola smetterebbe di lavorare e tutti i positroni andrebbero a toccare le pareti del container: boom.  Poi c’è la questione di quanti positroni si possano immagazzinare. Allo stato attuale per immagazzinare un microgrammo di positroni servirebbe una Penning Trap di dimensioni sbalorditive.

Un rapporto del 2004 del National Research Council ha rivelato che per utilizzare i positroni come esplosivo occorrerebbero densità energetiche molto maggiori. Lo studio ha sconsigliato di fare grossi investimenti in tecnologie così immature e ad alto rischio.
Ma naturalmente questo era prima che Angeli e Demoni diventasse così famoso. Presto tutti conosceranno il potenziale distruttivo di un quarto di grammo di antimateria. Dopo aver visto il film, sappiamo che ci sarà sicuramente qualche politico o capo del Pentagono che dirà “Queste bombe di antimateria sono fantastiche, dove le prendiamo?”.

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