Giove, da uno studio sull’idrogeno nuovi indizi sulla sua struttura interna

Scienze

Combinando intelligenza artificiale e meccanica quantistica, un team di ricercatori dell’Università di Cambridge, dell’IBM Research e EPFL ha fatto luce su una complessa transizione che subisce l'elemento più semplice e abbondante nell'Universo nelle condizioni di estrema pressione presenti sui Pianeti giganti

L'idrogeno, l'elemento più semplice e abbondante nell'Universo, nelle condizioni di estrema pressione presenti sui Pianeti giganti, come Giove, sviluppa un comportamento notevolmente complesso: subisce una transizione da fluido isolante a fluido metallico conduttivo, particolarmente difficile da analizzare. 

Un nuovo studio condotto da un team di ricercatori dell’Università di Cambridge, dell’IBM Research e EPFL, combinando intelligenza artificiale e meccanica quantistica, ha fatto luce su questa trasformazione, scoprendo essere frutto di una transizione graduale e regolare e non di un cambiamento improvviso, come erroneamente ipotizzato finora. 

 

Lo studio nel dettaglio 

 

“L’esistenza dell’idrogeno metallico è stata teorizzata un secolo fa, ma ciò che non sappiamo è come avvenga questo processo, a causa delle difficoltà nel ricreare in un ambiente di laboratorio le condizioni di estrema pressione che si verificano all’interno di un Pianeta, e dell’enorme complessità di previsione del comportamento dei grandi sistemi a idrogeno”, spiega Bingqing Cheng del Cavendish Laboratory di Cambridge, coordinatore dello studio. 

Per ovviare a questi limiti, gli esperti, come descritto nel dettaglio sulle pagine della rivista specializzata Nature, hanno utilizzato l’intelligenza artificiale per imitare le interazioni tra gli atomi di idrogeno. 

Cheng precisa: “Siamo giunti a una conclusione sorprendente e abbiamo trovato prove di una continua transizione molecolare ad atomica nel fluido denso di idrogeno, invece di una del primo ordine”, ovvero accompagnata da bruschi e repentini cambiamenti in tutte le sue proprietà fisiche. 

I risultati della ricerca 

 

La scoperta suggerisce una transizione graduale tra strati isolanti e metallici nei Pianeti gassosi giganti, quali Giove, Saturno, Urano e Nettuno e offre un nuovo metodo nella risoluzione dei quesiti nel settore della chimica o della scienza dei materiali. “Se l’idrogeno ad alta pressione è supercritico, come suggeriscono le nostre simulazioni, non c’è transizione brusca dove tutte le proprietà del fluido hanno un salto improvviso”, spiega Michele Ceriotti, dell’Epfl. “A seconda della proprietà che sondate e del modo in cui definite una soglia, scoprirete che la transizione si verifica a una temperatura o pressione diversa. Ciò potrebbe conciliare un decennio di risultati controversi di esperimenti ad alta pressione. Esperimenti diversi hanno misurato una differenza leggermente diversa e non sono stati in grado di identificare la transizione in uno stesso punto perché la transizione non è netta”.

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