Text Size
Martedì, Febbraio 20, 2018
Scienza e Futuro La complessità della transizione di stato a un altro della materia

Gli incredibili spruzzi di Europa individuati da Hubble, il pericoloso guasto della ISS e la contaminazione terrestre delle lune di Saturno e Giove

A prima vista, quelle immagini così sgranate e indistinte di Europa, una delle lune di Giove, che compaiono oggi in un articolo pubblicato su Science Express, non sembrano particolarmente interess...

Il pianeta che cambia periodicamente sole,il misterioso rallentamento di Venere e la fine delle rocce nei buchi neri

Di possibili pianeti solitari che vagano nello spazio abbiamo sentito parlare. Ma pianeti intrappolati tra due stelle, che passano da una all’altra come una pallina da ping pong, questa è una novi...

Ancora sorsprese nel nostro Sistema Solare,l'acqua salata nel cuore di encelado ed i rischi degli astronauti nello spazio

Parlando in termini astronomici, se la Terra è la nostra casa, il Sistema solare ne è appena il giardino e, nonostante ciò, la sua esplorazione per noi è tutt’altro che terminata. Basta poi affacc...

La macchia misteriosa, la formazione del nostro Sistema Solare e le foto delle lune di Saturno

C’è un lontano pianeta con una macchia bollente nel posto sbagliato. Lo ha trovato il telescopio spaziale Spitzer, suscitando curiosità e perplessità tra gli esperti. Il pianeta è un gigante gassos...

Il mistero dei razzi fantasma del 1946. Secondo un documento svedese potevano essere extraterrestri

Razzi fantasma è la definizione data a misteriosi oggetti a forma di razzo che furono osservati tra il mese di febbraio e il mese di dicembre del 1946 nei cieli della Svezia e dei Paesi vicini della...

I misteriosi tubi di Baigong

I Tubi di Baigong sono una serie di condotti scoperti vicino al Monte Baigonga circa 40 km a sud-est della città di Deligha , nella prefettura autonoma tibetana di Haixi,, nella provincia di Qinghai...

  • Gli incredibili spruzzi di Europa individuati da Hubble, il pericoloso guasto della ISS e la contaminazione terrestre delle lune di Saturno e Giove


    Publish In: News Astronomia
  • Il pianeta che cambia periodicamente sole,il misterioso rallentamento di Venere e la fine delle rocce nei buchi neri


    Publish In: News Astronomia
  • Ancora sorsprese nel nostro Sistema Solare,l'acqua salata nel cuore di encelado ed i rischi degli astronauti nello spazio


    Publish In: News Astronomia
  • La macchia misteriosa, la formazione del nostro Sistema Solare e le foto delle lune di Saturno


    Publish In: News Astronomia
  • Il mistero dei razzi fantasma del 1946. Secondo un documento svedese potevano essere extraterrestri


    Publish In: Le Prove
  • I misteriosi tubi di Baigong


    Publish In: Oopart Archeomisteri

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