I vortici sono un fenomeno comune in natura, dalle correnti oceaniche ai movimenti delle meduse. Ma cosa succederebbe se potessimo creare vortici anche in un campo elettromagnetico? Questa domanda ha intrigato gli scienziati per decenni. Oggi, un team internazionale di ricercatori afferma di aver fatto un passo decisivo in questa direzione, creando il primo cannone a vortice elettromagnetico. Una innovazione che può aprire nuove frontiere in campi che spaziano dalla comunicazione al rilevamento remoto.
Partiamo dal principio: cos’è un vortice elettromagnetico?
Un vortice è un fenomeno che si verifica quando un getto di materia crea forze di attrito che rallentano e fanno curvare verso l’interno i lati del materiale circostante, sia esso un gas o un liquido, formando un anello. Questo fenomeno è osservabile, ad esempio, nella propulsione delle meduse e dei calamari. Nel 1996, R.W. Hellwarth e P. Nouchi teorizzarono che anche “ciambelle focalizzate” di radiazione elettromagnetica potessero propagarsi nello spazio libero. In altri termini, vortici. Tuttavia, non avevano idea di come innescare un tale fenomeno.
Fuori i cannoni
Un team di scienziati dell’Università di Scienza e Tecnologia Elettronica della Cina, dell’Università Tecnologica di Nanyang a Singapore e dell’Università di Southampton nel Regno Unito ritiene di aver risolto l’enigma che bloccava Hellwarth e Nouchi quasi 30 anni fa. Secondo uno studio pubblicato il mese scorso sulla rivista Applied Physics Reviews (ve lo linko qui), il team ha progettato un’antenna a corno conico polarizzata radialmente, altrimenti nota come “cannone elettromagnetico”.
Questo cannone funziona usando speciali antenne a forma di corno, che creano onde elettromagnetiche rotanti molto potenti: quando l’antenna emette queste onde, produce una spinta che forma degli anelli di energia. Questi anelli mantengono la loro forma e forza per lunghe distanze, un po’ come gli anelli di fumo, ma fatti di energia elettromagnetica.
“L’unicità di questo metodo risiede nella sua capacità di produrre impulsi elettromagnetici con caratteristiche topologiche complesse, come gli skyrmion1, che mostrano una notevole resilienza e proprietà di auto-guarigione durante la propagazione,” affermano gli scienziati in un comunicato stampa.
Si, ma a cosa serve un cannone a vortice elettromagnetico?
Le applicazioni di questa tecnologia sono molteplici e potenzialmente rivoluzionarie:
- Trasmissione dati: I vortici elettromagnetici offrono un nuovo modo per codificare e trasmettere dati. Le caratteristiche spettrali e di polarizzazione dell’anello possono trasportare più informazioni di un’onda media.
- Metrologia: La scienza delle misurazioni, del rilevamento e della rilevazione potrebbe beneficiare enormemente di questa tecnologia.
- Rilevamento remoto: La capacità che ha un vortice elettromagnetico di mantenere l’integrità strutturale anche in presenza di disturbi ambientali lo rende strumento prezioso per il rilevamento remoto (e la rilevazione di bersagli, aggiungo io).
- Sistemi di difesa: L’analisi dei modelli unici di questi impulsi vorticosi potrebbe portare a metodi più precisi e affidabili per rilevare e localizzare oggetti nei sistemi di difesa.
- Esplorazione spaziale: Le proprietà uniche dei vortici elettromagnetici potrebbero trovare applicazioni nell’esplorazione dello spazio profondo.
Sfide e prospettive future
Nonostante l’entusiasmo per questa scoperta, ci sono ancora molte domande senza risposta. Come possiamo controllare e manipolare questi vortici elettromagnetici in modo preciso? Quali sono i limiti pratici di questa tecnologia? Come possiamo integrare questa innovazione nei sistemi esistenti? E soprattutto: riusciremo a limitare gli usi militari? Leggete quest’ultima domanda come pura retorica, purtroppo, e abbracciate la mia rassegnazione. Ad ogni modo, la comunità scientifica è ora chiamata a esplorare queste questioni e a sviluppare applicazioni pratiche per questa tecnologia, che ricadranno (come per tantissime tecnologie) anche massicciamente nel “lato positivo”. In ogni caso serviranno ulteriori ricerche e sviluppi per realizzare pienamente il potenziale di quest’arma…ehm, voglio dire… di questo strumento.
Conclusione
La creazione del primo cannone a vortice elettromagnetico rappresenta un significativo passo avanti nella fisica applicata. Si confermano teorie di lunga data, e si aprono nuove possibilità in campi che vanno dalla comunicazione all’esplorazione spaziale. Il futuro è appena entrato in un vortice, speriamo benefico: solo il tempo dirà come questa scoperta influenzerà il nostro mondo.
- Gli skyrmion sono piccole strutture magnetiche a forma di vortice che si formano in certi materiali. Sono molto stabili e resistenti ai cambiamenti. Gli scienziati li studiano perché potrebbero essere utili per creare computer più veloci e memorie più efficienti. ↩︎
