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La fisica nei poteri di Superman

Pagina 2: La fisica nei poteri di Superman

Di tutti i personaggi dotati di superpoteri che appaiono nel gioco e, in generale, nell'universo DC, il più iconico è indubbiamente Superman: i suoi superpoteri che appaiono nel gioco spaziano dalla superforza, la capacità di volare e perfino quella di sparare raggi energetici dagli occhi.

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I raggi laser del super-uomo

Ma cosa sono questi raggi? Sono raggi Laser? E in particolare cos'è un Laser? Per capire come funziona un laser, dobbiamo comprendere il fenomeno dell'eccitazione degli atomi. Un atomo nel suo stato normale può assorbire Fotoni, minuscole particelle che compongono la luce, se esse hanno una determinata frequenza o lunghezza d'onda (che, per la luce visibile, corrisponde al suo colore) e divenire così "eccitato". Allo stesso modo, un atomo eccitato può "diseccitarsi" emettendo a sua volta un fotone di una certa frequenza e tornando nella sua condizione iniziale. Le frequenze che un atomo può assorbire dipendono dal suo elemento ma anche da condizioni esterne come temperature o campi magnetici e possono essere numerose e strutturate in maniera molto complessa.

La diseccitazione di un atomo è un evento quantistico casuale: nessuno può dire a priori quanto tempo impiegherà (anche se è possibile dare una stima media di questo tempo). Inoltre il fotone emesso dalla diseccitazione, a causa della caotica agitazione termica dell'atomo, potrebbe avere una frequenza leggermente diversa da quella prevista ed essere emesso in una direzione casuale. Tuttavia è possibile "stimolare" l'emissione di un fotone di una certa frequenza e in una certa direzione mediante un altro fotone della stessa frequenza, costringendo l'atomo a diseccitarsi ed emettere un fotone simile al precedente.

A questo punto si hanno due fotoni di quella specifica frequenza che possono andare a stimolare l'emissione di altri due atomi e così via, creando un effetto a catena. Tutti questi fotoni assieme vanno a creare quello che è il raggio laser: un meccanismo di eccitazione continua degli atomi (che può essere ottenuto ad esempio mediante altre fonti di luce) permette a questo laser di continuare a generare fotoni anche per tempi molto lunghi.

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Ma che vantaggi hanno questi raggi laser rispetto a un'altra fonte di luce? Tanto per cominciare, questi fotoni hanno tutti la stessa frequenza: questo non solo è molto utile per applicazioni che richiedono luce specifica, ma può anche essere energeticamente conveniente. Essi sono emessi "in fase": significa che essi "vibrano" tutti assieme in maniera coordinata, per cui l'intero laser può essere descritto come un'unica grande onda elettromagnetica. È più semplice, per la luce laser che è tutta "dello stesso colore", creare accessori in grado di focalizzare, ridirigere, stringere o deflettere uno specifico tipo di laser. Inoltre un laser può essere "impulsato", ovvero emettere piccoli gruppi di fotoni a intervalli regolari (ma ovviamente molto inferiori alla percezione umana), emettendo molta energia in poco tempo mentre l'emettitore laser viene invece caricato più lentamente. Ottenere dunque gli stessi effetti con una diversa fonte di illuminazione potrebbe essere molto più costoso.

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Il potenziale distruttivo di un laser può essere notevole, in termini di capacità di bruciatura e di taglio: ad oggi le industrie metallurgiche usano laser di numerosi KiloWatt di potenza per tagliare piastre anche molto spesse di metallo e gli USA stanno sperimentando armi laser che non solo possono tagliare e bruciare oggetti a distanza, ma che usano luce di frequenza invisibile all'occhio umano permettendo di agire a grandi distanza senza essere visti.

Anche se i laser sono comunque limitati dal fatto che il loro l'uso militare richieda comunque energie molto alte che rendono complesso il loro uso come arma portatile, c'è un elemento fondamentale che differenzia il laser dallo sguardo di Superman. Il Laser infatti, come tutta la luce, ha una pessima capacità di spingere gli oggetti. Un laser che eserciti una spinta continua pari al peso di un oggetto da 1 kg su un tavolo richiederebbe una potenza di circa 3 miliardi di Watt: tali potenze sono dell'ordine di quella di un'intera centrale nucleare. Se proprio Superman volesse distruggere un muro "con un'occhiataccia" avrebbe bisogno di energie immense che, liberandosi, andrebbero probabilmente a bruciare tutto ciò che le circonda. Dunque, in linea con il canone DC, lo sguardo di Superman non è esattamente un Laser.

Il ruolo della Kryptonite

Nel gioco appare un'arma che è dichiaratamente un laser: il Laser alla Kryptonite. Può essere un cristallo usato per creare un laser? Cosa sappiamo della kryptonite? Si tratta di una sostanza immaginaria, originaria del pianeta Krypton, pianeta madre di Superman: un kryptoniano, sottoposto a questa sostanza, perderà i propri poteri rischiando rapidamente di morire, mentre un umano, come possiamo vedere nel gioco, può sfruttarla per migliorare la propria forza, resistenza e agilità.

Nel film del 2006 Superman Returns viene dichiarata la sua formula chimica che somiglia moltissimo a quella di un minerale rinvenuto 10 anni dopo, la Jadarite, che tuttavia appare simile al gesso ed è ben lontano dall'avere le doti della sostanza aliena.

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La Kryptonite è, nell'immaginario collettivo (e anche nel gioco), un minerale verde fosforescente: questa sua proprietà potrebbe fare di lei una sostanza radioattiva. Come un atomo eccitato, che può "diseccitarsi" emettendo un fotone dopo un tempo casuale (ma noto almeno statisticamente), una sostanza radioattiva "decade" in una o più differenti sostanze, modificando sensibilmente la sua struttura atomica e chimica e rilasciando fotoni nel processo.

Questo evento non è reversibile (non basta "rimettere a posto i pezzi e spararci un po' di luce sopra") e ha spesso tempi previsti molto più lunghi che permettono, ad esempio, di stimare l'età di reperti archeologici millenari tramite il decadimento del Carbonio 14 (una forma radioattiva di carbonio), o che rendono pericoloso un sito nucleare anche a secoli di distanza.

Nel fumetto viene implicato che la kryptonite sia una pericolosa sostanza radioattiva, portando Lex Lutor a scontrarsi con il cancro, ma per l'Uomo d'Acciaio l'effetto è leggermente differente: sembra infatti che, invece che investire il soggetto con quantità di energia potenzialmente dannose, la kryptonite porti Superman a perdere la sua energia e può così rivelarsi letale per il superoeroe.

Abbiamo però implicato così che ciò che davvero fa male a Superman sia lo specifico colore della Kryptonite (o, se preferite, la frequenza dei fotoni che emette decadendo), unico vero parametro di differenza dei fotoni: cosa che può essere molto sensata, considerando che Superman è noto per assorbire la luce del Sole per "ricaricare" i suoi poteri. Questo ha delle assunzioni forti: tanto per cominciare, tutti i materiali che emettono luce a causa della loro temperatura (come una fornace o, in buona approssimazione, anche il Sole) generano fotoni di tutte le possibili lunghezze d'onda, compreso il colore della Kryptonite, con intensità differenti da frequenza a frequenza in base alla temperatura che raggiungono.

Probabilmente però Superman ha bisogno di una quantità importante di fotoni per risentire degli effetti e deve essere infatti molto vicino alla fonte della luminescenza: probabilmente, quando si ricarica con il Sole, il resto delle frequenze ha su di lui un effetto positivo soverchiante che annulla quello della "frequenza Kryptonitica".

Se la kryptonite fosse un cristallo potrebbe essere un buon mezzo per un laser: molti laser si basano infatti su cristalli di vario tipo. Tuttavia difficilmente l'eccitazione dei componenti della Kryptonite potrebbe generare gli stessi fotoni del suo estremamente più energetico decadimento. Potremmo però pensare che il laser alla Kryptonite non sia un vero laser, ma un dispositivo che riesca in qualche modo a stimolare il decadimento radioattivo della Kryptonite e converga i suoi fotoni in un fascio ben indirizzabile: una simile arma sarebbe un vero toccasana contro il nostro eroe di Krypton, investito da un raggio concentrato di fotoni della giusta frequenza.

Ma un vero supercattivo potrebbe avere un'idea ancora migliore: invece che impazzire nel trovare della Kryptonite, basterebbe riuscire a creare un altro laser con tecniche e materiali magari molto complessi, ma sicuramente più semplici di procurarsi un minerale alieno, per replicare quell'esatta frequenza di luce in grado di sconfiggere l'uomo d'acciaio.


Gianmario Marrelli è laureato in Fisica della Materia presso l'università di Firenze. È un appassionato di Scienza e Tecnologia, Musica, Giochi di Ruolo e da Tavolo, Videogiochi e Storia Medievale. Nella vita si occupa di Tecnologie Digitali applicate alla Didattica, formando i docenti sulle capacità didattiche degli strumenti digitali tra i quali anche i videogiochi.


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