Facendo brillare una serie di impulsi di raggi X ultraveloci su un materiale solido, gli scienziati sono stati in grado di catturare il processo incredibilmente rapido di fusione con dettagli senza precedenti. I loro risultati sono riportati sulla rivista Nature Physics.
La fusione è una transizione di fase che avviene quando un solido si trasforma in un liquido. È un processo complesso che comporta la rottura dei legami tra atomi o molecole. Studiando il processo di fusione a livello atomico, gli scienziati possono ottenere informazioni dettagliate sul comportamento fondamentale della materia.
Gli esperimenti sono stati condotti presso il Linac Coherent Light Source (LCLS), un laser a elettroni liberi situato presso lo Stanford Linear Accelerator Center a Menlo Park, in California. L'LCLS produce impulsi di raggi X estremamente luminosi e brevi che possono essere utilizzati per sondare materiali a livello atomico.
Negli esperimenti, i ricercatori hanno diretto gli impulsi di raggi X verso un sottile bersaglio di silicio, un materiale semiconduttore. Hanno poi analizzato i raggi X diffusi per determinare la disposizione atomica nel silicio mentre si scioglieva.
I risultati hanno mostrato che il processo di fusione inizia con la formazione di piccole goccioline liquide sulla superficie del silicio. Queste goccioline poi crescono e alla fine si fondono insieme per formare uno strato liquido. L'intero processo di fusione è avvenuto in meno di un miliardesimo di secondo.
I ricercatori hanno inoltre osservato che il processo di fusione è influenzato dalla presenza di difetti nel reticolo del silicio. Questi difetti fungono da siti di nucleazione per la formazione di goccioline liquide.
Il gruppo di ricerca guidato da Philip H. Bucksbaum presso lo SLAC National Accelerator Laboratory spiega l’importanza di queste intuizioni con le loro applicazioni pratiche, incluso il miglioramento dei materiali e delle tecnologie industriali attuali sfruttando le dinamiche di fusione su scale di lunghezza in campi quali la microelettronica, la produzione additiva, la stampa 3D, fisica delle alte densità di energia, scienza planetaria e astrofisica nucleare.
Gli scienziati affermano che le loro scoperte potrebbero essere utilizzate per sviluppare nuovi materiali resistenti alla fusione o con un punto di fusione specifico. Credono inoltre che il loro lavoro potrebbe aiutare a migliorare la comprensione dei processi geologici come le eruzioni vulcaniche.
