Come dentro a una stella Una simulazione osserva come si comporta l’idrogeno a pressioni altissime 24 marzo 2014 Cosa succede all’idrogeno quando è sottoposto a pressioni simili di quelle che si raggiungono all’interno di un pianeta? Gli scienziati della SISSA hanno simulato questa situazione, per verificare se e quando l’idrogeno diventa “metallico”. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications. Ci sono esperimenti davvero difficili da fare nella realtà. Per conoscere nei dettagli il comportamento dell’idrogeno molecolare (H2), per esempio, dovrebbe essere possibile produrre condizioni di pressione alte come quelle che si hanno nel nucleo dei pianeti gassosi come Giove e Saturno e nelle stelle. Se queste condizioni non si riescono a creare, uno dei metodi alternativi è simularle al computer, l’importante è che il modello sia accurato. Un gruppo di ricercatori della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste ha usato un modello di simulazione molto più preciso di quelli utilizzati tradizionalmente e ha condotto un esperimento per verificare un’ipotesi sul comportamento dell’idrogeno che sta dividendo la comunità scientifica. “Abbiamo sviluppato questo modello simulativo qui alla SISSA negli ultimi dieci anni”, spiega Sandro Sorella, professore della SISSA fra gli autori del paper. “È un metodo molto accurato basato sul Monte Carlo quantistico – una famiglia di algoritmi molto accurati che di solito si limitano a numeri piccoli di atomi -­‐ che abbiamo sviluppato per poter tenere in considerazione un numero alto di atomi, per ottenere una situazione realistica. Un bel vantaggio”. “Abbiamo usato la simulazione per verificare la predizione di Wigner e Hungtington”, aggiunge Guglielmo Mazzola, della SISSA e primo autore della ricerca. Eugene Wigner e Hillard Bell Hungtington nel 1935 formularono la congettura che ad altissime pressioni, quando si ottiene il passaggio dell’idrogeno dalla fase “molecolare” alla fase “atomica” (quando gli atomi sono così vicini che le strutture molecolari non si distinguono più) l’idrogeno acquisisce delle proprietà metalliche. “Negli ultimi anni i tentativi di verificare questa ipotesi sia a livello teorico che sperimentale hanno dato risultati contrastanti sulla pressione richiesta per la ‘metallizzazione’” commenta Mazzola. “La nostra simulazione, nella fase liquida, ha mostrato che forse siamo molto lontani da poter osservare sperimentalmente questa transizione. Secondo i nostri dati può infatti avvenire solo a pressioni vicine ai 500 gigapascal. È un valore enorme, che si realizza solamente negli strati più interni dei pianeti gassosi e irraggiungibile con gli odierni apparati sperimentali”. “Conoscere nel dettaglio il diagramma di fase dell’idrogeno”, conclude Sorella,” non è solo importante per gli studi in astrofisica, ma anche per capire come si comporta questo elemento e in quali condizioni, per esempio, diventa superconduttore”. La ricerca è stata condotta in collaborazione con l'istituto di ricerche avanzate AICS-­‐Riken di Tokyo, che ha messo a disposizione le risorse di uno dei più potenti supercomputer al mondo, il K-­‐
computer. IMMAGINE: • Simulazione di atomi di idrogeno – crediti: SISSA Contatti: Ufficio comunicazione: [email protected] Tel: (+39) 040 3787557 | (+39) 340-­‐5473118, (+39) 333-­‐5275592 via Bonomea, 265 34136 Trieste Maggiori informazioni sulla SISSA: www.sissa.it
