La scoperta della levitazione magnetica
Nel 2021, lo scienziato turco Hamdi Ucar ha fatto una scoperta rivoluzionaria nel campo della fisica: una nuova forma di levitazione magnetica. Questo fenomeno, che contraddiceva le leggi della fisica classica, è stato successivamente replicato e studiato dal professor Rasmus Bjørk e dalla sua squadra. Hanno scoperto che il magnete levitante si allinea con quello in rotazione, creando un equilibrio simile a quello di una trottola.
Il fenomeno della levitazione
La levitazione magnetica non è una novità: il più noto esempio sono i treni Maglev, che si basano su una forte forza magnetica per sollevarsi e muoversi. Tuttavia, l’esperimento di Ucar ha lasciato perplessi i fisici, poiché questo fenomeno non era descritto dalla fisica classica, o almeno da nessun meccanismo conosciuto di levitazione magnetica.
La conferma della fisica sottostante
Gli scienziati della Technical University of Denmark (DTU) hanno confermato la fisica alla base di questo fenomeno di levitazione magnetica. Nel 2021, uno scienziato turco ha pubblicato un articolo di ricerca dettagliando un esperimento in cui un magnete era attaccato a un motore, facendolo ruotare rapidamente. Quando questa configurazione veniva avvicinata a un secondo magnete, quest’ultimo iniziava a ruotare e improvvisamente levitava in una posizione fissa a pochi centimetri di distanza.
La ricerca e gli esperimenti
La replicazione dell’esperimento
Rasmus Bjørk, professore presso DTU Energy, è stato affascinato dall’esperimento di Ucar e ha deciso di replicarlo con lo studente Joachim M. Hermansen, cercando di capire esattamente cosa stesse succedendo. La replicazione è stata semplice e poteva essere realizzata utilizzando componenti facilmente reperibili, ma la fisica dietro era strana, dice Rasmus Bjørk: ”I magneti non dovrebbero levitare quando sono vicini. Di solito, si attraggono o si respingono. Ma se fai ruotare uno dei magneti, si scopre, puoi ottenere questa levitazione. E questa è la parte strana. La forza che agisce sui magneti non dovrebbe cambiare solo perché ne ruoti uno, quindi sembra che ci sia un accoppiamento tra il movimento e la forza magnetica”.
Gli esperimenti per confermare la fisica
Gli esperimenti hanno coinvolto diversi magneti di dimensioni diverse, ma il principio è rimasto lo stesso: facendo ruotare un magnete molto velocemente, i ricercatori hanno osservato come un altro magnete nelle vicinanze, soprannominato “magnete fluttuante”, iniziasse a ruotare alla stessa velocità mentre si bloccava rapidamente in una posizione in cui rimaneva levitante.
Hanno scoperto che, mentre il magnete fluttuante si bloccava in posizione, era orientato vicino all’asse di rotazione e verso il polo simile del magnete rotore. Quindi, ad esempio, il polo nord del magnete fluttuante, mentre ruotava, rimaneva puntato verso il polo nord del magnete fisso.
Questo è diverso da ciò che ci si aspettava in base alle leggi della magnetostatica, che spiegano come funziona un sistema magnetico statico. Tuttavia, si è scoperto che le interazioni magnetostatiche tra i magneti rotanti sono esattamente ciò che è responsabile della creazione della posizione di equilibrio del fluttuante, come ha scoperto il coautore e dottorando Frederik L. Durhuus utilizzando simulazioni del fenomeno. Hanno osservato un impatto significativo della dimensione del magnete sulla dinamica di levitazione: magneti più piccoli richiedevano velocità di rotazione più elevate per la levitazione a causa della loro maggiore inerzia e più alto avrebbero fluttuato.
“Si scopre che il magnete fluttuante vuole allinearsi con il magnete in rotazione, ma non può ruotare abbastanza velocemente per farlo. E finché questo accoppiamento è mantenuto, continuerà a levitare”, dice Rasmus Bjørk, e continua: “Potresti paragonarlo a una trottola. Non rimarrà in piedi a meno che non stia girando, ma è bloccata in posizione dalla sua rotazione. È solo quando la rotazione perde energia che la forza di gravità - o nel nostro caso la spinta e il tiro dei magneti – diventa abbastanza grande da superare l’equilibrio”.
