la Repubblica, 21 novembre 2018
Come spara il gambero pistolero
Il caso del gambero assassino. Chi direbbe che una serissima branca della fisica, la dinamica dei fluidi, si presta a investigazioni scientifiche che ricordano i titoli delle storie di Sherlock Holmes? Eppure è così, perché la ricerca di base può partire da casi curiosi e trovare soluzioni che si traducono in progressi sia per la scienza che per la vita quotidiana: dalla salute del cuore all’energia pulita dell’idrogeno, dall’esplorazione dei fondali marini alle stampanti inkjet. Lo sa bene il tedesco Detlef Lohse, fisico dell’ateneo di Twente e tra le massime autorità mondiali nel suo campo, il cui motto è:” Sii curioso. Dedicati ai problemi che più ti divertono. Nel procedere, possono accadere strane cose”.
Unendo le forze di sei gruppi di ricerca tedeschi e olandesi, nel 2016 Lohse ha fondato Max Planck Institute- University of Twente Center for Complex Fluid Dynamics, e oggi, per le sue ricerche sulla turbolenza dei fluidi, la sonoluminescenza e le proprietà microscopiche delle bolle, è vincitore del Premio Balzan 2018, che riceverà il 23 novembre a Roma dal Presidente Mattarella: 690.000 euro, la metà dei quali sarà dedicata a finanziare progetti di giovani ricercatori su indicazione del premiato. Che ha iniziato ad appassionarsi alla scienza da giovanissimo. «Già a cinque anni, dicono i miei familiari», spiega Detlef Lohse. La dinamica dei fluidi è ricca di eventi spettacolari come bolle sommerse che emettono luce all’improvviso: «Stavo studiando la sonoluminescenza, che si ha quando una bolla di gas, eccitata da forze acustiche come gli ultrasuoni, collassa ed emette un lampo, quando ho incontrato una zoologa che investigava sul gambero pistolero e mi ha coinvolto nella sua ricerca», spiega Lohse. «Questo gambero si chiama così perché ha una chela più grande dell’altra, che usa come una vera e propria arma per stordire o uccidere piccoli pesci e altri gamberi, emettendo un potente e velocissimo getto d’acqua. Nel farlo produce un suono così forte che disturba le comunicazioni subacquee tra sottomarini, tanto che si è tentato di usare questi gamberi anche a scopo militare, come schermo acustico per celare la presenza di mezzi navali». Come il gambero riuscisse a produrre quel rumore era un enigma appassionante per gli zoologi. L’ipotesi più condivisa era che l’impulso sonoro fosse causato da una vibrazione meccanica collegata alla chiusura di scatto della chela. «Un’ipotesi che mi lasciava dei dubbi: per il mio lavoro sulla sonoluminescenza sapevo che quando le bolle collassano, oltre ad emettere luce producono emissioni sonore, e quindi sospettavo che fossero coinvolte le bolle anche nel caso del gambero», spiega Lohse. «Per risolvere la questione, realizzai filmati ultraveloci della chiusura delle chele, e li sovrapposi al tracciato sonoro. È così che abbiamo visto che il veloce getto d’acqua produce bolle a bassa pressione che si espandono e, al momento del collasso, sono proprio queste bolle che producono il suono. Insieme a una leggera emissione luminosa che abbiamo chiamato “gamberoluminescenza"». Dalla ricerca sul comportamento delle bolle sono emerse applicazioni molto diverse e tutte preziose: dal miglioramento della diagnostica a ultrasuoni, alle iniezioni senza ago, alla produzione di idrogeno: «Con l’elettrolisi dell’acqua, si formano delle bolle di idrogeno sulla superficie del catalizzatore, che vanno rimosse perché occupando spazio limitano l’ulteriore produzione di idrogeno: quindi devi capire come crescono, come si distaccano, come interagiscono tra loro» osserva Lohse. «È tutta fluidodinamica, e questa è l’età d’oro di questa scienza, anche grazie all’imaging ad alta velocità: oggi possiamo avere oltre un milione di immagini per secondo, quando ho iniziato non si superavano le 2000».