In un laboratorio del California Institute of Technology, una scoperta sta ridefinendo il modo in cui si pensa alla materia nello spazio profondo. All’interno di una camera criogenica, dove gas ionizzati e temperature vicine allo zero assoluto convivono, minuscoli granelli di ghiaccio hanno iniziato a comportarsi in maniera sorprendente. Quest’ultimi, infatti, sono sospesi nel vuoto, fluttuando come senza gravità. L’esperimento, condotto nel Bellan Plasma Lab, sfrutta un apparato noto come Ice Dusty Plasma Experiment. Qui, un plasma (un gas composto da elettroni e ioni positivi) viene creato in un ambiente quasi neutro. Mentre il vapore acqueo introdotto tra elettrodi criogenici dà vita alla formazione spontanea dei granelli di ghiaccio. Ciò che rende unico tale fenomeno è il modo in cui le particelle interagiscono con la carica elettrica.
Granelli di ghiaccio che fluttuano senza gravità: ecco i dettagli
Gli elettroni, molto più leggeri degli ioni, si depositano sulle superfici porose dei granelli. Caricandoli così negativamente. La struttura dei cristalli, lontana dall’essere compatta, assume forme simili a fiocchi di neve, con un rapporto carica-massa sorprendentemente alto. Ciò fa sì che le forze elettriche dominino su quelle gravitazionali: i granelli non precipitano, ma oscillano. La carica negativa costante tra le particelle le fa respingere reciprocamente, evitando collisioni. E portandole a distribuirsi in modo uniforme nello spazio del plasma.
Tali osservazioni possono condurre a scenari particolarmente interessanti nei processi basati su plasma, come quelli impiegati nella produzione di semiconduttori. Qui le polveri microscopiche possono, infatti, compromettere i circuiti. Comprendere la crescita e il movimento di particelle frattali offre quindi strumenti preziosi per controllarle o rimuoverle.
Inoltre, è utile sottolineare che fenomeni analoghi potrebbero avvenire anche nello spazio. Nello specifico, negli anelli di Saturno, nelle nubi molecolari o nei dischi protoplanetari. Qui la polvere di ghiaccio carica contribuisce a trasferire energia e quantità di moto tra i campi elettrici e il gas neutro circostante.