Avete presente quella pistola a raggi congelanti che il cattivo di “Batman” Mr. Freeze usa per “congelare” i suoi nemici? Un professore dell’Università della Virginia pensa di aver capito come realizzarne una nella vita reale. La scoperta, che, inaspettatamente, si basa sul plasma che genera calore, tuttavia non intende essere un’arma. Il professore di ingegneria meccanica e aerospaziale Patrick Hopkins vuole creare un raffreddamento superficiale su richiesta per l’elettronica all’interno di veicoli spaziali e jet. “Questo è il problema principale in questo momento,” ha detto Hopkins. “Molti dispositivi elettronici a bordo si riscaldano, ma non hanno modo di raffreddarsi“.
All’aeronautica americana piace parecchio la prospettiva di un raggio di congelamento, tanto che ha concesso al laboratorio ExSiTE del professore (esperimenti e simulazioni in ingegneria termica) 750mila dollari in 3 anni per studiare come sviluppare la tecnologia.
La materia che incontriamo ogni giorno esiste in tre stati: solido, liquido e gassoso. Ma esiste un quarto stato: il plasma. Sebbene possa sembrare relativamente raro per noi sulla Terra, il plasma è la forma di materia più comune nell’universo ed è la materia di cui sono fatte le stelle. Ciò che accomuna tutti i tipi di plasma è una reazione chimica iniziale che libera gli elettroni dalle loro orbite nucleari e rilascia un flusso di fotoni, ioni ed elettroni, oltre ad altre specie energetiche. Fenomeni che possono essere osservati, ad esempio, nell’improvviso lampo di un fulmine o nel caldo bagliore di un’insegna al neon.
Hopkins immagina di usare in futuro il plasma anche all’interno dei velivoli. Pensa che la configurazione potrebbe essere qualcosa di simile a un braccio robotico che si muove in risposta ai cambiamenti di temperatura, con un elettrodo corto e ravvicinato che colpisce i punti caldi. Hopkins e il suo collaboratore, Scott Walton dell’U.S. Navy Research Laboratory, hanno scoperto diversi anni fa la capacità del plasma di raggiungere temperature pari a quelle della superficie del Sole e una strana caratteristica, che sembra violare la seconda legge della termodinamica: quando colpisce una superficie, questo, infatti, si raffredda prima di riscaldarsi.
In collaborazione con l’allora dottorando John Tomko dell’UVA e proseguendo i test con il laboratorio, gli scienziati hanno stabilito che il raffreddamento della superficie doveva essere il risultato dell’esplosione di uno strato superficiale ultrasottile, difficile da vedere, composto da molecole di carbonio e acqua.
Ora team sta esaminando come le variazioni sul design originale del prototipo potrebbero migliorare l’apparato. I dottorandi Sara Makarem Hoseini e Daniel Hirt stanno prendendo in considerazione gas, metalli e rivestimenti superficiali che il plasma potrebbe bersagliare.
