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Lo strumento scientifico dal peso di 456 tonnellate

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Sul ponte della portaerei USS Carl Vinson, proprio accanto alla torre di comando, stava per succedere qualcosa di molto particolare. Il pannello metallico di un JBD (Jet Blast Defector) era stato sollevato, ma nessun aeroplano sembrava pronto al decollo. Dinnanzi allo scudo meccanico, invece, era stato disposto un motore a reazione, collegato ad un grosso serbatoio di carburante e saldamente montato su un’impalcatura assicurata alla nave. Al segnale di un tecnico, gli addetti alle segnalazioni si radunarono ai margini della scena, per assistere al fatidico momento: quindi, un boato. La fiamma abbagliante, e il calore incandescente, così concentrati in un singolo punto, per 10, 20, 30 secondi. Un tempo che sembrava non passare mai, mentre chiunque avrebbe potuto pensare, senza le cognizioni dell’esperienza acquisita, che la protezione metallica dovesse fondersi da un momento all’altro per il mero bailamme infernale. Ma il direttore dei lavori, con il suo tablet e la cuffia da isolamento del suono, non sembrava in alcun modo impressionato: “Porta la forza a 60 kN, per piacere” Segnalò coi gesti al suo assistente, come da prassi collaudata in un altro migliaio di test…. Come, potreste chiedervi. Come è possibile? Come può essere che costoro riescano a misurare, con una simile precisione, energie tali da scagliare una piattaforma d’armi ai confini con l’atmosfera, a una velocità di tre volte quella del suono? La risposta è in svariate decine di cilindri in polimeri piezoelettrici, incorporati in un blocco di metallo all’interno del JBD. Il cui nome, collettivamente, è trasduttore di forza. E la cui storia inizia nel Maryland, all’interno di un’altra torre, dall’aspetto decisamente particolare…
Quantità infinitesimali accuratamente misurate su bilance elettroniche, prima di essere poste sotto l’occhio scrutatore di un microscopio. Pinzette di precisione, che sollevano il granello, che lo spostano sul piattino, dentro il quale si aggiunge una singola goccia di liquido colorante: non è forse questo, il metodo scientifico? La presa di coscienza delle minime quantità, alla ricerca della precisione definitiva. E se vi dicessi che esiste un laboratorio, invece, dove la prima cosa non determina la seconda? Ovvero, in cui si lavora sugli atomi, ma miliardi e miliardi di atomi, congregati in un’unica torre d’acciaio dal peso di un milione di libbre inglesi. Certo, perché qui siamo negli Stati Uniti d’America. Dove un buon scienziato riceve le misure nel sistema imperiale britannico, le converte alla maggiore efficienza di quello decimale per lavorarci. E poi le riporta alle misure originarie, al fine di presentare i risultati al Congresso. Perché è questo che vuole la tradizione. E in fondo, per un vero ingegnere non fa differenza. Mentre ciò che conta è la suprema, assoluta, inconfutabile precisione di un dato. Attraverso metodi e strumenti, talvolta, dall’alto grado di specificità. Questa, dopo tutto, è la risposta ad un’esigenza sentita soprattutto negli anni ’60 dello scorso secolo, durante le fasi culmine della corsa per arrivare alla Luna. Quando nessuno ancora immaginava che fosse possibile realizzare una simile impresa: trovare una cifra esatta alla singola unità di forza, su una quantità totale massima di 4.448.222 Newton (come dicevamo per l’appunto, un milione di libbre). Grazie a quella che potrebbe essere definita, per analogia, come una sorta di enorme bilancia. Ma serve in effetti a calibrarne delle altre, molto più piccole e facilmente integrabili in alcuni dei più potenti meccanismi mai costruiti dall’umanità. Passiamo quindi a descriverne il funzionamento: si tratta, essenzialmente, di una catena di pesi. Che possono essere sollevati in sequenza, a seconda delle necessità, all’interno di un palazzetto di 10 piani facente parte del NIST, l’Ente Nazionale per gli Standard e la Tecnologia. Struttura che ricevette nel 1889 un preziosissimo blocco di una lega speciale d’iridio e platino, dalla forma cilindrica ed il nome di K20. Il quale a seguito di quel fatidico momento, sarebbe diventato il punto di riferimento del chilogrammo americano. Ma quando ne hai uno, si sa, ne vuoi di più grandi…Il che comportava, essenzialmente, di realizzarne due copie esatte e soppesarle con un singolo peso corrispondente. E poi prendere due di quelle cose, per metterle contro un’altra ANCORA più grande. E così via, fino all’equivalente a 10 furgoni in un singolo blocco, però non più grande della botola di accesso ad un sommergibile da battaglia. Il cui peso fosse chiaramente noto, fino all’equivalente della massa di un nickelino!

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Il duello di un uomo con la goccia super-solida di vetro

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“Mio re, dovete credermi! Non può essere distrutta. Questa goccia non può essere distrutta.” Era il principe Rupert del Reno a parlare, ovviamente, uno degli uomini militari più eclettici al servizio del re in esilio. Recentemente nominato Generale Supremo dell’armata, in quel marzo del 1645, dopo aver condotto la sua cavalleria in posizioni di vantaggio strategico determinante durante le battaglie Powick Bridge ed Edgehill, portando poi sollievo all’armata realista presso il castello di York. Cresciuto lontano dal seggio che sarebbe appartenuto di diritto a suo padre, esattamente come il sovrano che l’aveva accolto al suo servizio, il tedesco in armi pareva guidato verso le vittorie militari da un filo invisibile al servizio della Storia. O come affermavano alcuni, qualcosa di più malefico, legato al regno dell’occulto e della stregoneria sovrannaturale. Eppure tutto, fra i due uomini, faceva pensare a un’amicizia più che mai sincera, nata all’epoca della loro difficile esistenza giovanile, nell’Olanda sconvolta dalla cruenta guerra contro l’Impero Spagnolo. “Si certo, come no. Allora ascoltami bene, lo vedi quel martello che hanno usato stamattina per montare la mia tenda? Ora lo prenderò a due mani. E dopo aver tratto un grande respiro, colpirò con tutta la mia forza la parte bulbosa di questa presunta meraviglia della tecnica. Se si rompe, mi riprenderò tutti i titoli nobiliari di cui ti ho omaggiato.” Re Carlo II d’Inghilterra, nonostante le voci che venivano fatte girare per il regno dai suoi molti nemici, non era affatto un ultra-trent’enne obeso e claudicante, con la salute rovinata da anni di vita dissoluta ed abuso dell’alcol. Benché le ultime due osservazioni, nei fatti, fossero assolutamente vere. Ma la sua passione per la caccia e gli sport, unita ai rigori delle campagne belliche di cui aveva trovata costellata la sua vita, l’avevano reso perfettamente in grado di mantenersi in forma, al punto da poter abbattersi da solo gli alberi per accendere il fuoco durante una scampagnata. Non che avesse alcun bisogno di farlo. Rupert sorrise da sotto i suoi fantomatici mustacchi: “Se è questo che volete, accetto la sfida, ma a una sola condizione: sarò io a tenere la goccia, dalla parte della sua coda.” Qualcuno tra i presenti disseminati nel campo trasalì, altri si diedero vistose pacche sulla spalla. Il consenso generale sembrava essere che dovesse trattarsi di uno scherzo e si tendeva alla sdrammatizzazione. Il re impugno il maglio, mentre il principe indicava, verso il centro della radura, un piccolo ceppo appena sufficiente allo scopo: “Ah, ah, ah. Avete qualcosa a che vedere con questo?” Mormorò. Mentre tirava fuori la goccia e la metteva sopra il patibolo d’occasione, il fido cane Boy proveniente dalla Bohemia, un barbone da caccia che si diceva potesse sputare fuoco, prevedere il futuro e pietrificare i suoi nemici, si sedette d’un tratto e prese a fissare le operazioni. “Qui va bene, allora?” “Benissimo, mio signore.” Rupert tirò fuori una tenaglia da forgia, che a quanto pare teneva nella tasca posteriore del suo mantello. “Sei sicuro?” La cautela prima di tutto: molto evidentemente, doveva trattarsi di un metodo per risparmiare alle sue tenere mani un impatto accidentale vibrato dal re. “Non mi rimangio mai la parola data.” Il sovrano alzò le braccia sopra la testa, quindi le calò bruscamente in avanti. Con un urto formidabile, la goccia di vetro rimbalzò sul ceppo. Quando i due partecipanti all’esperimento riuscirono di nuovo ad individuarla, la realtà apparve fin troppo chiara: l’oggetto trasparente era ancora perfettamente integro in ogni sua parte. Sfolgorando nella luce del primo pomeriggio, veniva tenuto dritto dinnanzi allo sguardo del re, dal suo amico e principe tedesco, che lo rigirava da un lato all’altro, mettendone in evidenza le fantomatiche sfumature iridescenti. D’un tratto, il cane abbaiò. Il re si voltò. E la goccia, senza una ragione apparente, esplose!
Una scoperta accidentale. Un nuovo gioco per le corti d’Europa. Un indizio sulle vere e più profonde ragioni dell’esistenza? Nessuno sapeva esattamente, che cosa aveva (ri)scoperto l’abile militare durante una pausa delle sue campagne, oppure in gioventù, durante gli studi di filosofia naturale, o ancora durante una notte di plenilunio, sotto la luce delle stelle distanti, grazie al sussurro degli spiriti del Profondo. Qualcuno avrebbe in seguito affermato, parlando sottovoce, che non c’era in realtà alcunché di nuovo nella curiosa invenzione, trattandosi piuttosto di un passatempo dei vetrai tedeschi, che forse l’avevano appreso a loro volta da Nickel, lo spiritello malevolo delle miniere. Ma non era forse vero che l’Inghilterra era il centro del mondo, e che quello che in essa veniva portato per la prima volta, soltanto allora diventava importante? Così che da quel giorno, o un altro simile ahimé sconosciuto agli annali del tempo, la terribile “goccia” sarebbe diventata famosa come Prince Rupert’s Drop. Era un tempo di grandi Rivoluzioni quello, e nel contempo, enormi Rivelazioni. Persino, talvolta, inutili Ossessioni, in grado di trascendere la chiarezza del più puro destino. Destin, sapete chi è? No, non il concetto estemporaneo, ma la persona. Ovvero l’utente di YouTube a capo di quel format internazionale che è diventato il canale Smarter Everyday, orgoglioso padre di famiglia, personalità curiosa, individuo dai mille e più contatti nel mondo della scienza e tecnologia, che ormai da anni ci allieta con le sue improbabili sperimentazioni. Il quale, a partire dal dicembre scorso, sembra aver colto anche lui. Che come tutti gli americani, ha trovato una via specifica ed un calibro (anzi, diversi) per l’interpretazione dell’intera faccenda…

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Lo strano caso della talpa coi tentacoli sul naso

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Fatti piccolo, ancora più piccolo, praticamente un topolino. Con due zampe forti per scavare. E un pelo folto, una boccuccia con 44 denti, per meglio fagocitare vermi, insetti o crostacei. Talmente piccolo che le riserve d’energie dovrai tenerle nella coda, in attesa del momento in cui dovrai spenderle, d’un tratto, per cercare una compagna degna dell’accoppiamento! Ma come potrebbe realmente sopravvivere, nella più profonda oscurità del sottosuolo, una creatura del peso di appena 55 grammi, col metabolismo rapido di un roditore… Facendo il possibile per procacciarsi da mangiare ad ogni ora. Una talpa non è un topo. Ed un topo, non è una talpa. Ciascuno può contare sulle sue particolari strategie. Anzi si potrebbe dire a proposito di Condylura cristata, la quale vive nel Canada e gli Stati Uniti nord-occidentali, che il suo sia più che altro uno strumento. Per annusare. E tastare. E misurare! Quale nessun altro mammifero, di questo vasto mondo, possa dire di aver mai provato l’eguale. La chiamano la talpa dal muso a stella, ma per certi versi, direi che il suo assomiglia più che altro a un fiore. Proveniente dalle più remote profondità del cosmo. Una mostruosa margherita, che se mai qualcuno dovesse azzardarsi ad annusare, farà l’indicibile, sniffandoti a sua volta, come l’Abisso filosofico di chi sai tu. Per poi fare sèguito nel giro dei secondi, come da programma, con l’attacco del piccolo e vorace mangiatore.
La talpa in questione è piuttosto inusuale, e non soltanto per il suo organo speciale. Tra tutte e 39 le specie della sua famiglia essa costituisce, in effetti, l’unica che goda di particolari adattamenti per l’ambiente paludoso ed umido dei bassopiani fluviali. Dove l’umidità costituisce un’arma a doppio taglio, perché da una parte permette all’olfatto di percepire più facilmente gli odori, ma dall’altra li blocca completamente, laddove una pozza o infiltrazione si frappone tra predatore e preda. Qualunque fosse la via intrapresa dalla specializzazione dell’animaletto in questione, dunque, deve essere apparso più che mai chiaro già qualche millennio fa, che esso fosse destinato a sopravvivere, o perire, in funzione dell’efficienza del suo senso olfattivo. Una generazione dopo l’altra, dunque, è iniziato ad emergere la soluzione. Gradualmente, nel naso del piccolino si sono concentrate molte migliaia di organi di Eimer, le papille tastatorie che caratterizzano l’intera genìa delle talpe, in grado di tastare e percepire gli odori allo stesso tempo, finché sostanzialmente, non c’era più una superficie sufficiente a contenerle. Immaginate la nascita della mano umana. Un’appendice, dapprima più simile a una zampa, che profondamente manifesta il desiderio di manipolare, manipolare sempre maggiormente ciò che la circonda. E secondo quanto giudicato necessario, a un certo punto, si guadagna le sue dita lunga e affusolate. Ecco, qualcosa di simile per lei, la talpa. Però al centro della faccia. Poi provate a dire che la Natura non ha il senso dell’umorismo…
Tuttavia, lungi dal preoccuparsi della sua classificazione in un concorso di bellezza, la tenace scavatrice ha saputo trarre il meglio da questa mirabolante dotazione. Apprendendo il succo ed il segreto, il Santo Graal del regno animale, di connettere il cervello in via diretta con gli impulsi ricevuti. Studi neurologici hanno dimostrato come oltre il 50% delle fibre pensanti della talpa siano dedicate al controllo e l’interpretazione dei segnali captati dal muso-a-stella. Proprio per questo, si usa dire che la C. cristata sia il mammifero in assoluto più veloce a mangiare, in grado d’identificare in condizioni ideali, ghermire e ingurgitare una preda in un tempo complessivo di appena 120 millisecondi (la media misurata è in realtà 227 ms). Il che sembra quasi superfluo, visto che stiamo parlando di creature piuttosto inermi, come semplici vermi di terra, ma è in realtà assolutamente fondamentale per la sua soluzione biologica di fondo. Meno tempo impiega a cacciare, meno la talpa consuma calorie. E tanto più a lungo, dunque, può sopravvivere con un singolo verme catturato.

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La prima regola per l’estrazione dell’uranio

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Sotto il suolo del Saskatchewan settentrionale, nella parte gelida del Canada, un tesoro senza tempo né confini: il più grande giacimento mai trovato al mondo del minerale uranio. Un metallo bianco-argenteo, un tempo trasportato dai numerosi affluenti del fiume McArthur, oggi ritornati nelle viscere del mondo. Ma i suoi depositi residui, no. Terreno ben compatto, tutt’altro che friabile, rimasto in pace per generazioni. Finché nel 1988 qualcuno, finalmente, non si è armato di contatore Geiger. E giungendo presso questi luoghi, ha iniziato a udire il suono tic-tic-tic-tic […] subito seguìto dalle ruspe, le trivelle, i mezzi da cantiere della Cameco (Canada Mining and Energy Corporation) usati per costruire una delle miniere più famose, e redditizie, dell’intero panorama estrattivo nordamericano. E adesso…Chi lo sa, come funzione tutto questo? Come può essere acquisito quel segreto di un successo che parrebbe destinato a durare ancora molto a lungo, vista la riserva stimata di 1.037.400 tonnellate di U3O8 puro al 15,76%, più che conforme agli standard medi del settore. Quasi nessuno, a quanto pare, fino a poco tempo fa. E adesso tutti, pressapoco, grazie all’episodio dedicatogli dall’ultra-popolare trasmissione canadese “How it’s Made” (Come è Fatto) andato in onde in dozzine di paesi del mondo. Il 360° per essere precisi, dopo due segmenti dedicati rispettivamente agli endoscopi ed ai megafoni, rigorosamente pubblicati con intento divulgativo sul canale YouTube dello show. Ma qui andiamo oltre la semplice curiosità relativa alla produzione dei principali oggetti di uso quotidiano… Qui si sta svelando uno dei processi più importanti dell’energia contemporanea, destinato a diventarlo sempre di più con l’esaurimento dei carburanti fossili e il ritardo nell’adozione delle rinnovabili, mentre la civilizzazione tenta di aggrapparsi disperatamente alle ultime risorse del pianeta Terra. Scegliere di sfruttare un tipo d’energia piuttosto che un altro, in questa chiave d’analisi, diventa futile, semplicemente perché prima del momento finale, tutto dovrà essere trasformato e metabolizzato, pena orribili conflitti per accaparrarsene il controllo. Il ritrovamento dell’uranio, più che una gradevole sorpresa, è un impegno ed un dovere. Che presuppone un’ampia serie di processi ingegneristici più che mai collaudati.
La miniera di McArthur River funziona ha trovato i suoi ritmi grazie all’impiego di un processo di lisciviazione, ovvero separazione chimica, tramite l’impiego di sostanze acide corrosive, della roccia attentamente sminuzzata e trasportata fino ad un impianto di lavorazione non troppo distante. Ciò è conforme ai metodi impiegati in molti altri siti. Ma è l’estrazione in se, a trovarsi connotata da un procedimento assai particolare: l’AGF, o Artificial Ground Freezing, che consiste nell’inserire una serie di tubature nell’area soggetta a trivellazione in una sorta di griglia tridimensionale, collegati ad un impianto refrigerante di superficie. All’interno dei quali, quindi, vengono pompate grosse quantità d’acqua salata (che non può congelarsi) a -25, -35° C con la finalità di compattare e rendere meno cedevole il terreno. Tale approccio, considerato una best practice di qualsiasi miniera sotterranea, ha qui costituito la base degli svariati riconoscimenti ricevuti dalla Cameco per l’attenzione dimostrata nel ridurre l’impatto ambientale. Il raffreddamento del suolo infatti, oltre a renderlo più facile da lavorare, impedisce la circolazione delle falde acquifere filtranti e la loro conseguente contaminazione. Una volta completato tale passaggio per ciascuna nuova zona da trivellare, attraverso una fase che può anche durare svariate settimane di duro lavoro, si trasporta in posizione uno dei trapani più grandi che abbiate mai visto. Il quale, da un passaggio superiore al giacimento, inizia a realizzare quello che viene convenzionalmente definito il “buco pilota” un pertugio destinato a trapassare, come la lancia di un eroe medievale, l’area giudicata sufficientemente radioattiva, prima di sbucare in un’ampia area di lavoro sottostante. Alla colonna di perforamento, quindi, viene attaccata una punta del tutto diversa, definita reamer, molto più larga e con protuberanze metalliche nelle sue parti laterale e superiore. Essa viene quindi trascinata nuovamente verso l’alto, spaccando la pietra e lasciandola cadere fragorosamente verso il basso, dove una serie veicoli comandati a distanza la raccolgono e trasportano fino al segmento successivo della filiera. Nel corso dell’intero processo lavorativo, nessun essere umano viene in contatto con l’uranio radioattivo, garantendo quindi il più alto grado di sicurezza procedurale. Si passa, a questo punto, alla vera e propria fase di sminuzzamento…

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