Text Size
Lunedì, Luglio 24, 2017
Scienza e Futuro La complessità della transizione di stato a un altro della materia

Usate le onde gravitazionali per investigare i buchi neri super massicci, l'influenza delle stelle Magnetar sulle Supernovae e la strana onda che infiamma la corona solare

I buchi neri super-massicci, dalla massa di milioni o miliardi di volte quella del nostro Sole, sono corpi bizzarri ma tutt’altro che rari, visto che molte galassie – se non tutte – ne ospitano un...

Progetto Long Now: l'orologio che durerà 10000 anni

L'Orologio del Lungo Presente e detto anche Orologio dei 10.000 anni, è il progetto di orologio meccanico pensato per tenere il tempo per i prossimi 10.000 anni. Il progetto è parte della Long Now F...

I numerosi buchi neri di Andromeda, la formazione di un pianeta che non dovrebbe esistere e le oscillazioni di temperatura su Marte

Nel centro di Andromeda abbondano i buchi neri. La conclusione giunge dai telescopi spaziali Chandra e Newton. I due telescopi non hanno visto direttamente i buchi neri ma ne hanno dedotto la pres...

La struttura a forma cubica fotografata su Marte da HiRISE

Le foto che ci arrivano da Marte non cessano mai di stupirci, infatti l'ultima anomalia è stata catturata da HiRISE che altro non è che una fotocamera installata a bordo del Mars Reconnaissance Orbi...

L'Ufo coinvolto nell'incidente aereo a Islamabad

Le indagini iniziali nel disastro aereo che ha ucciso 127 persone a Islamabad iquesto Venerdì hanno portato allo scoperto che i serbatoi di carburante del Boeing 737 erano esplosi a mezz'aria. Ma se...

Ecco arrivato lo smartwatch di Samsung

BERLINO - Come un agente segreto in una strada trafficata. Avvicinare l'orologio da polso alla bocca e parlare. Magari guardandosi attorno. Ecco, questa potrebbe presto diventare una scena abbast...

  • Usate le onde gravitazionali per investigare i buchi neri super massicci, l'influenza delle stelle Magnetar sulle Supernovae e la strana onda che infiamma la corona solare


    Publish In: News Astronomia
  • Progetto Long Now: l'orologio che durerà 10000 anni


    Publish In: Scienza e Futuro
  • I numerosi buchi neri di Andromeda, la formazione di un pianeta che non dovrebbe esistere e le oscillazioni di temperatura su Marte


    Publish In: News Astronomia
  • La struttura a forma cubica fotografata su Marte da HiRISE


    Publish In: Le Prove
  • L'Ufo coinvolto nell'incidente aereo a Islamabad


    Publish In: Le Prove
  • Ecco arrivato lo smartwatch di Samsung


    Publish In: Scienza e Futuro

La complessità della transizione di stato a un altro della materia

La fusione del ghiaccio o l'evaporazione dell'acqua sono tra i processi fisici più comuni e familiari a ognuno di noi. Eppure descrivere dal punto di vista microscopico che cosa succede alla materia quando cambia stato o, come si dice più precisamente, quando va incontro a una transizione di fase, per esempio passando da solido a liquido, è sempre stato problematico per i fisici.

In un articolo pubblicato su “Science”, Mark Tuckerman e colleghi della New York University illustrano un nuovo modello della transizione da solido a liquido secondo cui il processo può procedere con due modalità alternative.

“Le transizioni di fase sono sempre state qualcosa di misterioso, poiché rappresentano un cambiamento drastico nello stato della materia: quando un sistema passa da solido a liquido, le proprietà cambiano in modo sostanziale”, spiega Tuckerman. “La nostra ricerca mostra che i cambiamenti di fase possono seguire differenti cammini, il che è contrario a quanto abbiamo saputo finora: ciò significa che le semplici teorie sulle transizioni di fase che si imparano a scuola non sono corrette”.

In un progetto di ricerca durato dieci anni, gli autori hanno sviluppato un impianto teorico e una serie di algoritmi per studiare il comportamento dei sistemi complessi, tra cui le transizioni di fase, che riguardano il comportamento collettivo di un gran numero di atomi o di molecole.

Due strade per un cambiamento di stato

Un campione di ghiaccio di argon a temperatra ambiente mostra due passaggi di stato contemporaneamente: da solido a liquido e da liquido a gas (Wikimedia Commons)

Come prima applicazione, i ricercatori hanno considerato un caso particolare di transizione di fase: la fusione di un solido atomico, per esmepio un metallo come il ferro, composto da innumerevoli legami tra singoli atomi. Questo è un caso più semplice rispetto alla fusione di un campione di ghiaccio, che è un solido molecolare, perché l'acqua è una molecola formata da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.

“La scelta è caduta su un solido atomico perché è un utile test per gli strumenti che abbiamo sviluppato per studiare questioni fondamentali come le transizioni di fase”, aggiunge Tuckerman. “La fusione di un solido atomico relativamente semplice come un metallo si è dimostrata un processo estremamente complesso: con le informazioni che abbiamo ottenuto in questo caso, il nostro prossimo obiettivo sarà quello di testare solidi molecolari come l'acqua”.

I risultati mostrano che la transizione di fase non solo può seguire diversi cammini tra loro alternativi, ma che la vera e propria transizione di fase coinvolge almeno due fasi diverse.

La prima di queste due fasi è la formazione di difetti puntiformi, cioè d’imperfezioni locali nel reticolo cristallino che rappresenta la struttura microscopica del metallo. Questi difetti puntiformi sono estremamente mobili. Nella seconda fase, in effetti, i difetti puntiformi migrano in modo casuale e infine si fondono per generare grandi ammassi di difetti.

“Questo meccanismo prevede che la crescita di questi ammassi disordinati proceda dall’esterno del materiale verso l’interno e non dall’interno verso l’interno come prevede la spiegazione attuale”, aggiunge Tuckerman. "Con il passare del tempo, questi ammassi crescono e infine diventano sufficientemente ampi da causare la transizione da solido a liquido”.

Nel processo alternativo, i difetti crescono lungo linee di disordine denominate dislocazioni, che si diramano per tutto il sistema. Nelle regioni di metallo raggiunte dalle dislocazioni iniziano a formarsi “bolle” di liquido che poi si espandono fino a quando tutto il sistema è passato allo stato liquido. Questo modello teorico, secondo lo studio, riesce a spiegare molto bene la fusione del rame e dell’alluminio e già si pensa di verificarlo su altri metalli.


blog comments powered by Disqus

Secondo te prima della nostra c'è stata un altra civiltà?

Wikipedia Affiliate Button
jeux gratuit