Gérard Mourou, premio Nobel per la Fisica 2018, lavora al progetto di eliminare le scorie radioattive per mezzo di un raggio laser, che gli permetterebbe di intervenire sulle particelle che compongono il nucleo atomico

E se anziché aspettare centinaia di migliaia di anni, ci sbarazzassimo delle scorie nucleari dopo qualche anno al massimo o addirittura nel tempo di una pausa caffè? Gérard Mourou, vincitore del Premio Nobel per la Fisica del 2018 insieme a Donna Strickland e Arthur Ashkin, insegue il progetto di manipolare i singoli nuclei atomici per eliminare la radioattività in tempi molto diversi da quelli naturali. La tecnica consiste nel “bombardare” gli atomi con fasci di neutroni accelerati tramite un raggio laser ultrabreve e ultrapotente. Una sfida tecnologica, che potrebbe richiedere anche decenni, ma che secondo Mourou “merita una chance”.

Un’energia pulita, ma complicata

Benché sia tra le energie più pulite per quanto riguarda l’emissione di CO2, quella nucleare suscita sempre più di una perplessità. La costruzione delle centrali costa, il ricordo di disastri come quelli di Černobyl’ e Fukushima è ancora fresco; e soprattutto, c’è il problema delle scorie. La costruzione di depositi per la custodia di materiale radioattivo, che rimarrà radioattivo per centinaia di migliaia di anni, richiede ingenti risorse economiche e un monitoraggio continuo. E soprattutto, nessuno li vorrebbe vicino casa propria.

L’atomo che si trasforma

Per risolvere l’ingombrante problema delle scorie nucleari, dobbiamo fare un passo indietro. Un atomo radioattivo possiede un nucleo instabile, che in un tempo più o meno lungo decade in un elemento più stabile liberando radiazioni ionizzanti pericolose per la salute. Nel gergo scientifico si dice che il nucleo “trasmuta”, ossia si trasforma: in altre parole, cambia il numero di particelle (protoni e neutroni) che lo compongono. Ma non possiamo permetterci di aspettare le centinaia di migliaia di anni che questo processo richiede in natura. Ecco perché da anni i ricercatori stanno studiando come produrre una trasmutazione “artificiale”, che in poco tempo trasformi un elemento radioattivo in un altro, innocuo per la salute.

Dentro il nucleo con un laser

L’idea di trasformare un atomo agendo sulle particelle che lo compongono non è facile da realizzare. Ma Mourou è abituato a pensare in piccolo. La tecnica CPA (Chirled Pulsed Amplification), che ha messo a punto negli anni ‘80, ha consentito di generare un raggio laser ad elevata potenza, ma con una durata e una lunghezza d’onda brevissime (un miliardesimo di miliardesimo di secondo e qualche milionesimo di metro, rispettivamente). Proprio lo strumento adatto per operare su qualcosa di così piccolo come un atomo.“Abbiamo la possibilità di produrre questo laser ad altissima intensità, che può essere usato per accelerare  particelle subatomiche, come i neutroni. Possiamo usare queste particelle per trasmutare il nucleo di un atomo radioattivo. Possiamo aggiungere le particelle al nucleo, rendendolo più stabile, o anche romperlo in più parti, che prese singolarmente decadranno in un tempo molto più breve” spiega.

Una sfida tecnologica

La teoria c’è, ma la pratica? “ Per il momento, abbiamo tutto il necessario per una dimostrazione su piccola scala” dice Mourou. Ma l’applicazione su scala industriale è ancora complessa e costosa; bisognerebbe costruire un acceleratore di particelle apposito, più piccolo di quelli tradizionali ma che richiederebbe anche molta più energia. Questa e altre sfide tecniche frenano un poco l’entusiasmo, rimandando l’impiego dei laser per la trasmutazione dei nucleo atomici di almeno 10-15 anni da ora. Pur cosciente delle difficoltà che lo attendono, Mourou non ha alcuna intenzione di rinunciare. “L’energia è il problema numero uno: tutti ne hanno bisogno, costantemente, e quella nucleare è l’energia ideale. Sarà questo il nostro obiettivo per i prossimi anni.”

Per approfondire su Mourou e la CPA:
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2018/mourou/facts/