È stata una lunga strada, ma i recenti progressi significano che ci stiamo avvicinando a una tecnologia rivoluzionaria.L'energia di fusione è forse il campo più lungo.Costruire un reattore a fusione significa essenzialmente creare una stella artificiale.Gli scienziati hanno studiato la fisica della fusione per un secolo e hanno lavorato per sfruttare il processo per decenni.Eppure quasi ogni volta che i ricercatori avanzano, i pali della porta sembrano allontanarsi ancora più in lontananza.Tuttavia, l'enorme potenziale della fusione rende difficile ignorarlo.È una tecnologia che potrebbe fornire in sicurezza un immenso e costante torrente di elettricità, sfruttando l'abbondante carburante prodotto dall'acqua di mare per innescare la stessa reazione che alimenta il sole.Non produrrebbe gas serra e rifiuti minimi rispetto alle fonti energetiche convenzionali.Con le temperature medie globali in aumento e la domanda di energia in aumento, la ricerca della fusione è più tempestiva che mai: potrebbe aiutare a risolvere entrambi questi problemi allo stesso tempo.Ma nonostante la sua promessa, la fusione è spesso trattata come una curiosità scientifica piuttosto che come un colpo di luna da provare: una soluzione reale e rivoluzionaria a un problema enorme.L'ultimo episodio di Unexplainable, il podcast di Vox sui misteri irrisolti della scienza, chiede agli scienziati della loro decennale ricerca di una stella in una bottiglia.Parlano dei loro recenti progressi e del motivo per cui l'energia da fusione rimane una tale sfida.E sostengono non solo la continua ricerca sulla fusione, ma anche l'espansione aggressiva e l'investimento in essa, anche se non accenderà presto la rete elettrica.Con alcune delle macchine più potenti mai costruite, gli scienziati stanno cercando di perfezionare la meccanica delicata e subatomica per raggiungere un traguardo fondamentale: ottenere più energia da una reazione di fusione di quanta ne abbiano immessa. I ricercatori affermano di essere più vicini che mai.La fissione nucleare è ciò che accade quando grandi atomi come l'uranio e il plutonio si separano e rilasciano energia.Queste reazioni alimentarono le primissime bombe atomiche e oggi alimentano i reattori nucleari convenzionali.La fusione è ancora più potente.È ciò che accade quando i nuclei dei piccoli atomi si uniscono, fondendosi per creare un nuovo elemento e liberando energia.La forma più comune è costituita da due atomi di idrogeno che si fondono per creare elio.Il motivo per cui la fusione genera così tanta energia è che il nuovo elemento pesa un po' meno della somma delle sue parti.Quel minuscolo frammento di materia perduta viene convertito in energia secondo la famosa formula di Albert Einstein, E = mc2."E" sta per energia e "m" sta per massa.L'ultima parte della formula è "c", una costante che misura la velocità della luce - 300.000 chilometri al secondo, che viene poi al quadrato.Quindi c'è un enorme moltiplicatore per la materia che viene convertito in energia, rendendo la fusione una reazione straordinariamente potente.Queste basi sono ben comprese e i ricercatori sono fiduciosi che sia possibile sfruttarle in modo utile, ma finora è stato sfuggente.“È una cosa strana, perché sappiamo assolutamente che la teoria fondamentale funziona.L'abbiamo visto dimostrato", ha affermato Carolyn Kuranz, fisica del plasma presso l'Università del Michigan."Ma provare a farlo in un laboratorio ci ha fornito molte sfide".Per una dimostrazione, basta alzare lo sguardo verso il sole durante il giorno (ma non direttamente, perché ti farai male agli occhi).Anche a 93 milioni di miglia di distanza, la nostra stella più vicina genera energia sufficiente per riscaldare la Terra attraverso il vuoto dello spazio.Ma il sole ha un vantaggio che non abbiamo qui sulla Terra: è molto, molto grande.Una delle difficoltà con la fusione è che i nuclei atomici - i nuclei degli atomi caricati positivamente - normalmente si respingono l'un l'altro.Per superare quella repulsione e quella scintilla di fusione, devi far muovere gli atomi molto velocemente in uno spazio ristretto, il che rende più probabili le collisioni.Una stella come il sole, che è circa 333.000 volte la massa della Terra, genera gravità che accelera gli atomi verso il suo centro, riscaldandoli, confinandoli e innescando la fusione.Le reazioni di fusione forniscono quindi l'energia per accelerare altri nuclei atomici e innescare ancora più reazioni di fusione.Imitare il sole sulla Terra è un compito arduo.Gli esseri umani sono stati in grado di innescare la fusione, ma in modi incontrollati, come nelle armi termonucleari (a volte chiamate bombe all'idrogeno).La fusione è stata dimostrata anche nei laboratori, ma in condizioni che consumano molta più energia di quella prodotta dalla reazione.La reazione generalmente richiede la creazione di uno stato della materia ad alta energia noto come plasma, che ha stranezze e comportamenti che gli scienziati stanno ancora cercando di capire.Per rendere utile la fusione, gli scienziati devono attivarla in modo controllato che produca molta più energia di quella che immettono. Tale energia può quindi essere utilizzata per far bollire l'acqua, far girare una turbina o generare elettricità.I team di tutto il mondo stanno studiando diversi modi per raggiungere questo obiettivo, ma gli approcci tendono a rientrare in due grandi categorie.Uno prevede l'uso di magneti per contenere il plasma.Questo è l'approccio utilizzato da ITER, il più grande progetto di fusione del mondo, attualmente in costruzione nel sud della Francia.L'altra categoria consiste nel confinare il combustibile da fusione e comprimerlo in uno spazio minuscolo con l'ausilio di laser.Questo è l'approccio utilizzato dal National Ignition Facility (NIF) presso il Lawrence Livermore National Laboratory in California.Replicare una stella richiede di svolgere questa ricerca su larga scala, quindi gli esperimenti di fusione spesso coinvolgono gli strumenti scientifici più potenti mai costruiti.Il solenoide centrale di ITER, ad esempio, può generare una forza magnetica abbastanza forte da sollevare una portaerei a 6 piedi fuori dall'acqua.Costruire hardware per resistere a queste condizioni estreme è una sfida scientifica e ingegneristica.Anche la gestione di esperimenti così massicci è stata una lotta.ITER è partito con una stima iniziale dei costi di 6,6 miliardi di euro, che da allora è più che triplicata.Ha iniziato la costruzione nel 2007 e i suoi primi esperimenti inizieranno nel 2025.Un aspetto positivo della complessità delle reazioni di fusione è che è quasi impossibile causare una reazione incontrollata o un tracollo del tipo che ha devastato centrali elettriche a fissione come Chernobyl.Se un reattore a fusione viene interrotto, la reazione svanisce rapidamente.Inoltre, il principale prodotto di “rifiuto” della fusione dell'idrogeno è l'elio, un gas inerte.Il processo può indurre alcuni materiali del reattore a diventare radioattivi, ma la radioattività è molto inferiore e la quantità di rifiuti pericolosi è molto inferiore rispetto alle centrali nucleari convenzionali.Quindi l'energia da fusione nucleare potrebbe diventare una delle fonti di elettricità più sicure.Per i responsabili politici, investire in un costoso progetto di ricerca che potrebbe non produrre frutti per decenni, se non del tutto, è una vendita difficile.Il progresso scientifico non è sempre al passo con i tempi politici: un politico che dà il via libera a un progetto di fusione potrebbe non vivere abbastanza per vederlo diventare una valida fonte di energia, quindi non sarà certamente in grado di vantarsi del proprio successo la prossima volta le elezioni girano.Negli Stati Uniti, i finanziamenti per la ricerca sulla fusione sono stati irregolari nel corso degli anni e molto al di sotto dei livelli che secondo gli analisti del governo sono necessari per trasformare la tecnologia in realtà.Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti attualmente spende circa 500 milioni di dollari all'anno per la fusione, rispetto a quasi 1 miliardo di dollari per l'energia da combustibili fossili e 2,7 miliardi di dollari per le energie rinnovabili.Gli investimenti nella fusione sembrano ancora più esigui rispetto ad altri importanti programmi come la NASA (23 miliardi di dollari) o l'esercito (700 miliardi di dollari).Quindi, dalla sua fisica di base ai budget del governo, l'energia da fusione ha molto effetto contro di essa.A lavorare a favore della fusione, tuttavia, ci sono scienziati e ingegneri che pensano che non sia solo possibile, ma inevitabile.“Sono un vero credente.Penso che possiamo risolvere questo problema", ha affermato Troy Carter, fisico del plasma presso l'Università della California a Los Angeles."Ci vorrà tempo, ma il vero problema è sfruttare le risorse per affrontare questi problemi".Anche gli investitori si stanno mettendo in gioco, piazzando scommesse da miliardi di dollari su società di avvio private che sviluppano le proprie strategie di fusione.Il viaggio verso la fusione ha prodotto benefici per altri campi, in particolare nella fisica del plasma, ampiamente utilizzata nella produzione di semiconduttori per l'elettronica."L'elaborazione al plasma è una delle cose che rende possibili i tuoi iPhone", ha affermato Kathryn McCarthy, ricercatrice sulla fusione presso l'Oak Ridge National Laboratory.E nonostante gli ostacoli, ci sono stati dei veri progressi.I ricercatori del NIF hanno riferito la scorsa estate di aver ottenuto i loro migliori risultati – 1,3 megajoule di output da 1,9 megajoule di input – avvicinandoli più che mai alla fusione energeticamente positiva."Siamo sulla soglia dell'accensione", ha detto Tammy Ma, fisico del plasma al NIF.Per uscire dalla sua routine, la fusione dovrà essere qualcosa di più di un esperimento scientifico.Proprio come l'esplorazione dello spazio è più dell'astronomia, la fusione è molto più della fisica.Dovrebbe essere uno strumento guida nella lotta contro i problemi più urgenti del mondo, dal cambiamento climatico al sollevamento delle persone dalla povertà.L'aumento dell'accesso all'energia è strettamente legato al miglioramento della salute, della crescita economica e della stabilità sociale.Eppure quasi un miliardo di persone non ha ancora elettricità e molte altre hanno solo energia intermittente, quindi c'è un urgente bisogno umanitario di più energia.Allo stesso tempo, la finestra per limitare il cambiamento climatico si sta chiudendo e la produzione di elettricità e calore rimangono le fonti dominanti di gas che intrappolano il calore nell'atmosfera.Per raggiungere uno degli obiettivi dell'accordo di Parigi sul clima - limitare il riscaldamento a meno di 1,5 gradi Celsius in questo secolo - il mondo deve ridurre della metà o più le emissioni di gas serra entro il 2030, secondo il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici.Anche molti dei maggiori emettitori di gas serra del mondo mirano a azzerare il loro contributo al cambiamento climatico entro la metà del secolo.Fare tagli così drastici alle emissioni significa eliminare gradualmente i combustibili fossili il più rapidamente possibile e impiegare rapidamente fonti di energia molto più pulite.Le tecnologie di oggi potrebbero non essere all'altezza del compito di risolvere la tensione tra la necessità di più energia e la necessità di ridurre le emissioni di anidride carbonica.Un problema come il cambiamento climatico è un argomento per scommettere su tutti i tipi di soluzioni energetiche di vasta portata, ma la fusione potrebbe essere la tecnologia con il più alto vantaggio.E su scale temporali più lunghe, più vicine agli anni 2040 e 2050, potrebbe essere una vera soluzione.Con maggiori investimenti da parte dei governi e del settore privato, gli scienziati potrebbero accelerare il loro ritmo di progresso e sperimentare ancora più approcci alla fusione.Negli Stati Uniti, dove gran parte della ricerca è condotta presso laboratori nazionali, ciò significherebbe convincere i vostri rappresentanti al Congresso a entusiasmarsi per la fusione e, in definitiva, a spendere più soldi.I legislatori possono anche incoraggiare le aziende private a mettersi in gioco, ad esempio, fissando il prezzo delle emissioni di anidride carbonica per creare incentivi per la ricerca sull'energia pulita.La chiave, secondo Carter, è garantire che il supporto per la fusione rimanga stabile."Dato il livello di importanza qui e la quantità di denaro investita in energia, l'attuale investimento nella fusione è una goccia nel mare", ha detto Carter."Potresti immaginare di aumentare gli ordini di grandezza per portare a termine il lavoro."Ha aggiunto che i finanziamenti per la fusione non devono cannibalizzare le risorse di altre tecnologie di energia pulita, come l'energia eolica, solare e nucleare."Dobbiamo investire su tutta la linea", ha detto Carter.Per ora, i grandi esperimenti di fusione presso NIF e ITER continueranno a fare passi avanti.Al NIF, gli scienziati continueranno a perfezionare il loro processo e a farsi strada costantemente verso la fusione energeticamente positiva.ITER dovrebbe entrare in funzione nel 2025 e iniziare gli esperimenti di fusione dell'idrogeno nel 2035.Il potere delle stelle artificiali potrebbe non illuminare il mondo per decenni, ma le basi devono essere gettate ora attraverso la ricerca, lo sviluppo e il dispiegamento.Potrebbe benissimo diventare il coronamento del successo dell'umanità, in preparazione per più di un secolo.Sosterrai il giornalismo esplicativo di Vox?Milioni di persone si rivolgono a Vox per capire cosa sta succedendo nelle notizie.La nostra missione non è mai stata così vitale come in questo momento: potenziare attraverso la comprensione.I contributi finanziari dei nostri lettori sono una parte fondamentale per sostenere il nostro lavoro ad alta intensità di risorse e ci aiutano a mantenere il nostro giornalismo libero per tutti.Per favore, considera di dare un contributo a Vox oggi.Comprendere l'impatto delle politiche sulle persone.Consegnato venerdì.Controlla la tua casella di posta 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