Fiocchi di neve dall’auto-assemblamento dei cristalli complessi

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Il fisico che sogna il fiocco di neve perfetto. Da oltre 25 anni Kenneth Libbrecht, direttore del Dipartimento di fisica del California Institute of Technology (www.its.caltech.edu), crea cristalli di ghiaccio artificiali “come fossero opere d’arte”.

CINQUANTANOVE anni e un sogno da bambino: creare il fiocco di neve perfetto. Il più grande del mondo: due centimetri e mezzo, da un capo all’altro. Kenneth Libbrecht, direttore del Dipartimento di fisica del California Institute of Technology, negli Stati Uniti, ci lavora dal 1990. Li forgia, li misura, li osserva. Un interesse bizzarro per un astronomo di formazione, impegnato nel progetto Ligo: il grande orecchio da Nobel che ascolta le onde gravitazionali. Eppure lui lo liquida così: “Nulla di strano, in entrambi i settori ottica ed elettronica giocano un ruolo fondamentale”.

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La scienza dei fiocchi di neve

Galeotto fu un viaggio nel suo paese d’origine, Fargo, nel Dakota del nord: “A un tratto ho visto venir giù dal cielo un cristallo a forma di piccola colonna”, ricorda. “Sembrava un asse con due ruote, mi ha sbalordito”. E incuriosito a tal punto che, da bravo scienziato, si è messo prima a studiare. Poi a sperimentare. Obiettivo: capire il modo in cui le molecole d’acqua si trasformano in quella sorta di stella a sei punte che caratterizza le decorazioni natalizie. La ratio dietro la magia. Perché fiocco non solo si nasce. Si diventa. “Si parla di cristallo di neve quando il vapore acqueo presente nell’aria si converte direttamente in ghiaccio – spiega il ricercatore -. La struttura varia in base ai cambiamenti di temperatura e umidità a cui va incontro all’interno delle nuvole”.

Il come lo suggerisce un diagramma, elaborato dal fisico giapponese Ukichiro Nakaya negli anni Trenta: maggiore è l’umidità e più il cristallo sarà complesso. Con molte ramificazioni laterali, simili alle fronde di una felce. Viceversa, se il livello d’umidità è basso, ecco cadere dei semplici esagoni o dei blocchetti. Temperature alte son sinonimo di cristalli piatti, a sei lati. Man mano che il termometro scende, invece, ne vediamo di aghiformi, colonnari, e simili a stelle. Ma le conformazioni possibili sono decine. Ci son fiocchi allungati, altri schiacciati, cilindrici e triangolari.