La simmetria che sfida l’attrito: quando un disco levitante gira (quasi) per sempre
Sembra una scena da laboratorio al confine con la fantascienza, e invece è fisica pura. Un gruppo di ricercatori dell’Okinawa Institute of Science and Technology è riuscito a dimostrare qualcosa che, fino a poco tempo fa, appariva quasi impossibile: annullare la perdita di energia in un sistema rotante grazie a una simmetria magnetica perfetta. Il risultato è un piccolo disco di grafite che levita e ruota per ore, perfino per giorni, senza rallentare in modo apprezzabile.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Communications Physics, mostra come un’idea apparentemente semplice —la simmetria assoluta— possa eliminare uno dei nemici storici della levitazione magnetica: lo smorzamento causato dalle correnti parassite. Ed è proprio qui che la fisica smette di essere astratta e diventa quasi ipnotica.
Un disco che fluttua e non si ferma
Al centro dell’esperimento c’è un minuscolo disco di grafite pirolitica, grande appena dieci millimetri. Questo disco viene sospeso sopra un anello di magneti al neodimio disposti con una precisione maniacale, il tutto all’interno di una camera a vuoto. Nessun motore, nessuna alimentazione continua. Solo magnetismo e geometria.
La grafite pirolitica è un materiale diamagnetico: respinge i campi magnetici in modo naturale. Questo consente al disco di levitare stabilmente senza consumare energia. Ma la vera magia avviene quando inizia a ruotare. In condizioni normali, un oggetto conduttivo che gira in un campo magnetico genera correnti parassite che dissipano energia e lo rallentano. Qui, invece, non succede.
“Con un disco di grafite di un centimetro e alcuni magneti in terre rare, abbiamo dimostrato come creare un rotore diamagneticamente levitante che non subisce alcuno smorzamento da correnti parassite, grazie alla simmetria assiale”, spiega Daehee Kim, dottoranda e autrice principale dello studio.
Il punto chiave è proprio questo: la simmetria assiale perfetta. Quando il campo magnetico è identico in ogni direzione attorno all’asse di rotazione, non esiste alcuna variazione capace di innescare correnti dissipative. Il risultato è un moto quasi ideale, che sembra ignorare il passare del tempo.
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Il vero nemico è l’imperfezione
Il sistema, però, è tanto elegante quanto delicato. I ricercatori hanno scoperto che basta una minima imperfezione per far tornare l’attrito. Un’inclinazione impercettibile della piattaforma, una frazione di grado, è sufficiente a spostare il centro di massa del disco. A quel punto la simmetria si rompe, il campo magnetico non è più uniforme lungo la rotazione e le correnti parassite ricompaiono, drenando energia.
Le simulazioni al computer hanno confermato ciò che l’esperimento suggeriva: con un allineamento perfetto, lo smorzamento scompare matematicamente. Un conduttore che ruota in un campo magnetico perfettamente simmetrico non può sostenere correnti parassite. È una conclusione potente, perché dimostra che la perdita di energia non è inevitabile, ma spesso il risultato di piccoli difetti geometrici.
Dalla fisica classica a quella quantistica
Oltre all’effetto visivo —un disco che fluttua e gira silenziosamente— le implicazioni sono enormi. Un sistema del genere potrebbe aprire la strada a sensori ultraprecisi, come giroscopi di nuova generazione per la navigazione spaziale o sottomarina, capaci di rilevare rotazioni infinitesimali.
Ma c’è di più. Se il rotore venisse rallentato e raffreddato a sufficienza, potrebbe entrare in un regime sorprendente: quello quantistico. In teoria, un oggetto macroscopico potrebbe trovarsi in sovrapposizione, ruotando contemporaneamente in due direzioni. Un banco di prova reale per studiare il confine, ancora misterioso, tra mondo classico e mondo quantistico.
I ricercatori ipotizzano anche applicazioni ancora più speculative, come lo studio del cosiddetto “attrito del vuoto”, un effetto teorico secondo cui persino lo spazio apparentemente vuoto potrebbe opporre una minuscola resistenza al moto.
Una tecnologia senza attrito, davvero
Il professor Jason Twamley, responsabile dell’Unità Macchine Quantistiche dell’OIST, sottolinea come questo lavoro non sia solo un esercizio teorico. Con miglioramenti nella produzione —tagli laser più precisi, materiali cristallini ancora più puri, come il bismuto— il tempo di rotazione potrebbe estendersi ulteriormente, arrivando potenzialmente a settimane intere senza rallentamenti misurabili.
Ciò che colpisce è il messaggio di fondo. Non servono soluzioni esotiche o energia infinita: basta una simmetria quasi perfetta. Questo disco levitante non rappresenta solo una curiosità scientifica, ma un cambio di prospettiva. Dimostra che molti limiti tecnologici non sono leggi inviolabili della natura, bensì conseguenze delle nostre imperfezioni ingegneristiche.
Come conclude Kim, “se riuscissimo a rallentare abbastanza la sua rotazione, il suo moto potrebbe entrare nel regime quantistico, aprendo una piattaforma completamente nuova per la ricerca”. In quel piccolo disco che fluttua e gira nel silenzio, potrebbe nascondersi una delle chiavi per comprendere davvero dove finisce la fisica classica e dove inizia quella quantistica.
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