Negli ultimi anni, il brand di star wars ha subito una nuova espansione con nuovi film e serie, nonché numerosi videogiochi come The Old Republic o Jedi: Fallen Order e il recente Survivor, nei quali possiamo anche noi vestire i panni di un cavaliere Jedi e impugnare l’arma più iconica della serie, la Spada laser.
Ma cos’è una Spada Laser? Come funziona? Andiamo a scoprirlo assieme!
7 – Il nome
Spada laser è la traduzione italiana del termine inglese “Lightsaber”, letteralmente “Sciabola di luce”.
La natura di “laser” di questa arma raffinata per tempi più civili è dunque un’invenzione della traduzione italiana, per quanto anche il nome inglese faccia riferimento a un oggetto composto, letteralmente, di luce.
Sfortunatamente, come vedremo, la luce non è un “materiale” adatto per questo oggetto.
6 – Ma poi, cos’è un Laser?
La parola LASER è una sigla che sta per: “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”.
Si tratta di un sistema per produrre luce che abbia delle particolari proprietà. Il componente principale di un laser è una sostanza detta mezzo attivo ai quali atomi viene fornita dell’energia addizionale.
Questa energia può essere poi rilasciata dai singoli atomi per produrre particelle di luce dette fotoni.
Ogni fotone “oscilla” con una certa frequenza; alcune di queste sono visibili ai nostri occhi ed il nostro cervello associa a ciascuna di esse un determinato colore.
Quando un fotone emesso all’interno di un mezzo attivo incontra un altro atomo ricco di energia costringe anch’esso a generare un secondo fotone che oscilli “in fase” (cioè con oscillazione sincronizzata) con il primo e vada nella stessa direzione. All’interno del mezzo attivo si crea così una reazione a catena che genera una cascata di fotoni sincronizzati: la luce che esce è estremamente focalizzata, viaggia in un’unica direzione ed ha un unico colore.
5 – Ma quindi è un Laser?
Una spada laser non può essere fatta di laser per almeno tre buoni motivi.
Per prima cosa un laser prosegue in linea retta per un tempo virtualmente infinito, almeno finché non incontra un ostacolo o viene assorbito.
La lama di una spada laser inoltre si comporta come un oggetto materiale, interagendo con l’ambiente circostante in maniera diversa da come farebbe la luce. Le spade laser infatti incontrano una resistenza da parte degli oggetti che toccano seppure minima; la luce invece non trova alcuna resistenza.
Infine chiunque abbia visto o usato un puntatore laser sa che il cammino percorso dalla luce non è visibile, a meno di situazioni particolari come nel caso di fumo nell’ambiente, mentre la lama scintillante e colorata di una spada laser è sempre ben visibile.
Di cosa può essere allora fatta la lama di una spada laser?
4 – Plasma
Come avrete studiato a scuola, la materia si esprime in tre stati: solido, liquido e gassoso.
Esistono tuttavia anche altri stati della materia meno famosi: il plasma è uno stato simile a quello gassoso diffuso all’interno delle stelle. Nello stato di plasma gli atomi sono liberi di muoversi come in un gas, ma gli elettroni che orbitano attorno ai loro nuclei hanno un’energia talmente alta (spesso a causa della temperatura elevata) da essere dissociati dai propri nuclei. Un plasma appare quindi come una caotica nube incandescente di nuclei ed elettroni liberi gli uni dagli altri. Le temperature estreme che può raggiungere questa sostanza permettono già oggi di creare delle potenti torce al plasma utilizzate, ad esempio, per tagliare il metallo.
Il plasma emette una luce intenza che dipende dalla temperatura e dalla sostanza utilizzata per produrlo: una spada laser potrebbe essere ottenuta ad esempio con un plasma di Neon (rossa), Xeno (Blu), Mercurio (verde) oppure Argon (viola).
3 – Ionizzazione
L’elettricità che conosciamo generalmente è costituita da un flusso di elettroni la cui carica è, per convenzione, di segno negativo. In assenza di elettricità gli elettroni si trovano normalmente intorno ai nuclei degli atomi che li trattengono a sé: riescono a fare questo perché hanno anche essi una carica elettrica, nello specifico di segno opposto (positiva).
Nello stato di Plasma, però, i nuclei atomici sono privati dei loro elettroni, diventando delle particelle cariche indipendenti noti come ioni (nello specifico ioni positivi, o cationi): in questa condizione, è facile sottrarre al plasma i suoi elettroni mantenendolo come una massa formata unicamente da ioni, un plasma ionizzato.
Questo tipo di plasma interagisce con altri plasmi di carica positiva in modo repulsivo; i due plasmi cioè tendono ad allontanarsi ed evitare il contatto.
Potrebbe essere questo il fenomeno che permette alle spade laser di cozzare tra loro come se fossero armi di metallo e soprattutto a deviare i colpi dei fucili blaster, supponendo che anch’essi siano fatti di plasma ionizzato?
Quest’ultima considerazione è rafforzata dal fatto che, mentre un fascio di vero laser si muoverebbe alla velocità della luce, i colpi dei fucili blaster sembrano decisamente più lenti.
2 – Campi magnetici
Abbiamo detto che la luce emessa da un laser prosegue in linea retta finché non incontra un ostacolo; cosa potrebbe impedire al plasma di fare altrettanto?
La carica elettrica del plasma lo rende suscettibile ai campi magnetici: nella fantascienza i “misteriosi” campi magnetici vengono associati ai poteri più disparati. In pratica una delle poche reali capacità dei campi magnetici è proprio quella di costringere in determinati spazi le particelle cariche. Un campo magnetico a forma di goccia molto allungata, ad esempio, ricorderebbe molto la lama di una spada laser: le sue proprietà inoltre rafforzerebbero le interazioni tra spade e colpi di blaster già accennate.
Infine, un campo magnetico impedirebbe al plasma un contatto incontrollato con l’ambiente circostante, salvaguardando le mani e il volto del povero Jedi che verrebbero altrimenti bruciate.
1 – I limiti
Purtroppo però la Spada Laser rischia di restare un mito… Per quanto qualcuno ci sia andato molto, molto vicino!
Una vera spada laser, però, richiederebbe una quantità di energia enorme, e campi magnetici potentissimi e dannosi per l’uomo, superiori persino ai grandi campi magnetici utilizzati dall’acceleratore di particelle LHC nel sottosuolo svizzero.
Inoltre l’uso prolungato sarebbe dannoso per gli occhi (chi usa una torcia al plasma porta sempre la maschera) e sarebbe in generale pericoloso usare la spada laser sull’ambiente circostante a causa delle scintille e della grande quantità di calore rilasciata nel processo: i jedi potrebbero essere costretti ad andare in giro con scafandri simili a quelli da astronauta.
Ma il problema più grande è la ricombinazione magnetica, un fenomeno che avviene nell’interazione tra plasmi e campi magnetici differenti, in grado di rilasciare enormi quantità di energie in maniera simile a quello che succede nelle aurore boreali.
La spada laser è dunque un oggetto fantastico, ma ricco di spunti legati al mondo reale: io plasmi dentro campi magnetici, ad esempio, sono sfruttati negli esperimenti per tentare di ottenere energia dalla fusione nucleare dell’idrogeno, un processo più efficiente e pulito della fissione dell’uranio usata nelle centrali nucleari.
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