In viaggio al centro della Terra, alla Jules Verne, non accadrà tanto presto. Un nuovo materiale composto da un metallo liquido e particelle magnetiche, però, potrebbe rendere molto più facile per i ricercatori ricreare le potenti forze al centro del pianeta.

"Possiamo potenzialmente riprodurre alcuni dei fenomeni osservati nei pianeti e nelle stelle con questo materiale, " ha detto Eric Brown, assistente professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali a Yale e autore senior di uno studio pubblicato il 30 gennaio sulla rivista Fluidi per la revisione fisica .

Il nuovo materiale è costituito da una lega di indio e gallio (eGaIn) con varie particelle sospese al suo interno. Quando scorre, la sua capacità di generare o modificare campi magnetici è fino a cinque volte maggiore di quella del metallo liquido puro. Quella, insieme a un significativo aumento della conduttività elettrica, significa che i ricercatori possono utilizzare il materiale per studiare gli effetti della magnetoidrodinamica (MHD), le proprietà magnetiche dei fluidi conduttivi di solito osservabili solo nei nuclei dei pianeti e delle stelle.

Una sfida della sospensione delle particelle nei metalli liquidi è che l'aria ossida la pelle dei metalli, mantenendo le particelle sulla superficie. I ricercatori hanno aggirato questo problema immergendo il metallo liquido in una soluzione acida, che rimuove e previene l'ossidazione.

"Siamo riusciti a sospendere quasi tutto ciò che volevamo:acciaio, zinco, nichel, ferro, praticamente qualsiasi cosa con una conduttività superiore a quella dell'eGaIn, " disse Florian Carlé, un associato post-dottorato presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e scienza dei materiali di Yale, e autore principale dell'articolo.

La scoperta potrebbe portare benefici per la geofisica, astrofisica, e altri campi che esplorano la dinamica del campo magnetico terrestre, che è generato dal metallo liquido che scorre nel nucleo. Questo campo magnetico crea una corrente elettrica all'interno della Terra e blocca le radiazioni dallo spazio. Considerando l'ampia gamma di potenziali applicazioni del materiale, i ricercatori hanno sviluppato un protocollo dettagliato per garantire che altri laboratori potessero riprodurre i loro risultati.

Un potenziale uso del materiale è lo studio dei capovolgimenti dei poli magnetici, quando i poli nord e sud della Terra si invertono. Non succede spesso, in media, i capovolgimenti si verificano una volta ogni poche centinaia di migliaia di anni, ma gli effetti dell'interruttore geomagnetico possono essere devastanti sollevando temporaneamente la barriera che protegge le radiazioni dallo spazio. Alcuni scienziati ritengono che questi capovolgimenti abbiano causato una serie di estinzioni di specie sulla Terra.

Con il materiale, Carle ha detto, i ricercatori possono "creare una Terra più piccola" ed esplorare questi fenomeni e potenzialmente fare previsioni migliori sulle inversioni dei poli e altri effetti del campo magnetico. Tentativi di ricreare il campo magnetico terrestre sono stati tentati in altri laboratori, ma con scarso successo. La maggior parte prevede l'uso di sodio liquido altamente esplosivo, che richiede modelli molto grandi.

"Le persone hanno provato queste grandi camere di flusso grandi fino a tre metri di diametro, pieno di sodio liquido e che gira come una Terra in miniatura, " disse Bruno.

Con il materiale che i ricercatori di Yale hanno sviluppato, gli scienziati possono potenzialmente creare modelli piccoli fino a 20 centimetri quadrati per ricreare i fenomeni dei campi magnetici. Oltre ad essere molto più facile da lavorare, il materiale consente agli utenti di regolarne la viscosità e i livelli di magnetismo per adattarsi meglio alle proprie ricerche e applicazioni.

"Quindi potrebbero vedere risultati che non potresti ottenere con il sodio liquido, o addirittura osservare fenomeni MHD completamente diversi, " disse Carlo.

Poiché questi effetti possono essere creati su così piccola scala, il materiale potrebbe anche portare alla creazione di nuovi dispositivi. "Puoi immaginare le persone che creano applicazioni che utilizzano questi fenomeni MHD in ambienti di laboratorio e industriali, " disse Bruno.