Una ricerca rivela nuove dinamiche della materia in particolari condizioni di temperatura e pressione, con possibili applicazioni

Una ricerca rivela nuove dinamiche della materia in particolari condizioni di temperatura e pressione, con possibili applicazioni dall’astronomia allo smaltimento dei rifiuti  

Una rivoluzionaria ricerca sui fluidi ha svelato nuove dinamiche della materia in condizioni di elevata temperatura e pressione. I risultati forniti della scoperta rappresentano uno strumento utilissimo per lo studio dei corpi celesti, per le nano-tecnologie e persino per lo smaltimento dei rifiuti a impatto zero.
I ricercatori del dipartimento di Fisica della Sapienza in collaborazione con Università ed Enti di ricerca internazionali, hanno studiato le proprietà fisiche di quello che comunemente viene definito il quarto stato di aggregazione della materia dopo quello solido, liquido e gassoso.
Finora si riteneva che al di sopra di una certa soglia critica di temperatura e pressione non si potesse distinguere, per una determinata sostanza fluida, lo stato liquido da quello gassoso, ma che esistesse solo un'unica fase omogenea. I ricercatori hanno mostrato invece che, oltrepassato il punto critico, esistono due strati, separati dalla cosiddetta linea di Widom, con alcune proprietà fisiche tipiche delle fasi liquida e di quella gassosa. La scoperta potrebbe condurre, in un futuro immediato, a una rivisitazione radicale della termodinamica dei fluidi e del concetto di fluido supercritico, così come definito nei manuali.
Questi risultati, pubblicati sulla rivista Nature Physics si potranno applicare a tutti gli ambiti di ricerca interessati allo studio di fluidi densi caldi.
Per esempio l'anidride carbonica viene comunemente usata dall'industria dello smaltimento dei rifiuti per pulire i filtri molecolari degli inceneritori. Grazie allo straordinario potere solvente il fluido supercritico ha soppiantato i comuni solventi organici responsabili di emissioni dannose per lo strato d’ozono.
Idrogeno ed elio ad alte pressioni e temperature sono i componenti principali dei pianeti giganti del sistema solare come Giove, Saturno, Urano e Nettuno. I risultati della ricerca potrebbero fornire nuovi strumenti per lo studio della struttura e della genesi di questi pianeti e, più in generale, della genesi dell'intero sistema solare.

La ricerca è stata condotta dal Dipartimento di Fisica della Sapienza in collaborazione con il Laboratorio Europeo di Spettroscopie non Lineari (LENS) dell'Università di Firenze, il CNR, il Sincrotrone (ESRF) di Grenoble, l'Institute for Condensed Matter Physics, la National Academy of Sciences of Ukraine e National Polytechnic University of Lviv (Ucraina).

G. G. Simeoni, T. Bryk, F. A. Gorelli, M. Krisch, G. Ruocco, M. Santoro e T. Scopigno, "Widom line as the crossover between liquid-like and gas-like behaviour in supercritical fluids"; Nature Physics, Advanced Online Publication, 6 giugno 2010, doi:10.1038/nphys1683