La prossima volta che vedrete il video di una valanga o un cumulo di sabbia in formazione, provate a immaginarle non come masse uniformi che si muovono tutte nella stessa direzione, ma come un balletto intricato di minuscoli granelli. Fino a poco tempo fa, si pensava che la stragrande maggioranza di questi piccoli elementi seguisse il percorso più ovvio, quello in discesa. Ma sotto la superficie, la realtà è molto più affascinante.
In un universo nascosto, fatto di correnti invisibili, i granelli non si limitano a scendere, ma si muovono anche lateralmente e in cerchio. Questi flussi secondari, sospettati da tempo nelle simulazioni al computer, erano rimasti un mistero, mai osservati direttamente nella vita reale. Ora, per la prima volta, un gruppo di scienziati è riuscito a vederli, usando un metodo innovativo basato sui raggi X. Questa scoperta non è solo un traguardo per la fisica, ma potrebbe cambiare il modo in cui ci proteggiamo da disastri naturali come le frane o come gestiamo materiali d'uso quotidiano, dalla farina al grano.
Il grande ostacolo per la ricerca era semplice: fermare il flusso per analizzarlo ne distruggeva la natura. Usare liquidi per rendere i granelli trasparenti ne alterava il comportamento. I ricercatori erano quindi costretti a basarsi su indizi indiretti e simulazioni, senza mai poter scrutare davvero dentro un ammasso in movimento.
Per risolvere il problema, gli scienziati hanno ideato un esperimento ingegnoso: un nastro trasportatore che spingeva delle microsfere di vetro, ognuna di circa tre millimetri di diametro, contro una parete. Ma il vero colpo di genio è stato l’utilizzo di una tecnica chiamata reografia a raggi X. Il sistema, denominato DynamiX, scatta immagini rapidissime della massa in movimento. Le variazioni di luce e ombra, causate dal movimento dei granelli che bloccano i raggi X, permettono di calcolare la loro velocità e direzione all’interno del mucchio, senza doverlo fermare.
Le prime immagini hanno rivelato piccole increspature sulla superficie del cumulo, un indizio che da tempo suggeriva la presenza di correnti interne. Ma, per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a collegare queste increspature a movimenti reali e laterali sotto la superficie. Analizzando i dati, hanno mappato come i granelli si muovevano attraverso l'intera profondità del cumulo, non solo lungo il flusso principale. Hanno così ottenuto la prima prova sperimentale diretta di questi flussi secondari, una caratteristica fondamentale dei materiali granulari.
Certo, lo studio ha i suoi limiti: è stato condotto con sfere di vetro in un ambiente controllato, non con neve o rocce reali, e l'immagine tridimensionale completa non è ancora disponibile, ma i ricercatori sono già al lavoro per espandere le loro tecniche e testare materiali più realistici in futuro. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista "Nature Communications".
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