Le microonde: arma contro la biosfera (Prima parte)

Le microonde sono irradiazioni dello spettro elettromagnetico comprese tra l'infrarosso e le onde radio. La loro lunghezza d'onda occupa la banda tra 1 mm e 30 cm circa. La loro frequenza varia approssimativamente tra 1 GHz e 300 GHz. Le microonde hanno trovato applicazioni nel campo delle telecomunicazioni satellitari, in particolare per la costruzione di antenne paraboliche con diametro di dimensione limitata. Nel campo dei sistemi radar, esse hanno consentito di ottenere immagini ad alta risoluzione. In elettronica i dispositivi che ne sfruttano le proprietà possono avere dimensioni molto ridotte: in tale ambito, le microonde sono usate in amplificatori e rilevatori a basso rumore di fondo.

Tra i congegni tecnologici più diffusi che funzionano per mezzo di queste radiazioni, noto è il forno a microonde in cui si impiegano emissioni della lunghezza di un decimetro. Questo elettrodomestico è costituito da un contenitore chiuso e schermato verso l'esterno in cui viene prodotto, tramite un magnetron, un campo elettrodinamico con frequenza di circa 2,5 GHz. L'azione del campo provoca il riscaldamento (alimenti e contenitori non metallici) collocati all'interno, mentre i materiali conduttori e gli isolanti perfetti non subiscono riscaldamento.

A differenza di quanto avviene con i metodi di riscaldamento tradizionali con cui la temperatura comincia a crescere dagli strati superficiali per poi estendersi verso il centro, il forno a microonde aumenta i valori termici in modo omogeneo in tutto il materiale irradiato. Il calore ottenuto con tale apparecchiatura è il risultato dell'agitazione delle molecole del cibo: le molecole appunto, sotto l'azione delle onde, si muovono e collidono molto velocemente. L’energia cinetica si trasforma in energia termica.

Il magnetron è un tubo elettronico generatore di oscillazioni ad altissima frequenza (tra 1.000 e 25.000 MHz) e di rilevante potenza (alcuni MW). Il tipo più comune consiste di un tubo a due elettrodi cilindrici coassiali. Di questi il catodo è costituito da un cilindro cavo conduttore che contiene il filamento riscaldatore e che fornisce alla superficie ricoperta di ossido di bario, una forte corrente per emissione termoelettronica. L'anodo è un cilindro di rame di grosso spessore che alloggia il catodo, dal quale è separato mediante lo spazio di interazione. L'anodo è percorso da fori cilindrici paralleli al proprio asse che comunicano con lo spazio di interazione mediante fenditure e che funzionano da risonatori. Il trasferimento dell'energia all'esterno avviene mediante una spira. L'insieme degli elettrodi è sistemato tra le espansioni polari di un potente magnete permanente o di un elettromagnete che produce un campo magnetico. Tra anodo e catodo, è applicata una differenza positiva di potenziale. Gli elettroni emessi dal catodo sotto l'azione dei campi elettromagnetici agenti nello spazio di interazione tendono a riunirsi in fasci disposti radialmente ed a ruotare ad altissima velocità attorno al centro del tubo. Passando davanti alle fenditure dei risonatori, cedono a questi energia e vi mantengono un'oscillazione permanente.

Recentemente è stata messa a punto una tecnologia che usa le microonde per scindere l'idrogeno dall'ossigeno nelle molecole d'acqua. L'estate scorsa John Kanzius, pensionato e ricercatore della Pennsylvania, ha compiuto un'interessante scoperta: "Afflitto dal cancro, il sessantatreenne Kanzius era alla ricerca di una nuova cura per la sua malattia. Appassionato di fisica, di onde radio e di nanotecnologie, un bel giorno, nel piccolo laboratorio di casa, ha cercato di separare l'acqua marina dal sale con un generatore di onde radio, nella speranza di trovare un modo per danneggiare le cellule cancerogene senza compromettere l'integrità di quelle sane. Con sua enorme sorpresa, l'acqua nella provetta - o meglio l'idrogeno contenuto in essa - ha preso immediatamente fuoco, generando una fiamma in grado di superare i 1.700 gradi centigradi. [...]

Stando a quanto riportato dal quotidiano Pittsburgh Post-Gazette e dal sito della C.B.S., una risposta è arrivata da ricercatori della Penn State University. Il chimico Rustum Roy ha confermato quanto aveva già visto alcuni giorni prima proprio a casa di Kanzius. L'onda radio, ha spiegato, con la sua capacità di rompere i legami molecolari (ovvero di scindere l'ossigeno dall'idrogeno), genera una combustione. [...] “Una volta incendiato, l'idrogeno brucia finché rimane esposto alle frequenze”. Si tratta dunque della “più grande scoperta scientifica nel campo dell'acqua degli ultimi cent'anni”, ha concluso il ricercatore.

Le potenzialità sono enormi, ma serve tempo e, soprattutto, denaro, per condurre nuove ricerche. Gli scienziati, infatti, devono ancora capire se l'energia prodotta dall'idrogeno dell'acqua di mare possa bastare per alimentare un'automobile o altre autovetture di grossa cilindrata. Per questo, il ricercatore incontrerà i funzionari del Dipartimento Federale per l'Energia e quello della Difesa a Washington, dove cercherà di ottenere nuovi fondi statali per la ricerca".

Fine prima parte.

Leggi qui la seconda parte.

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