La fusione è il sogno di un’energia abbondante, costante, non inquinante e sicura. L’energia sarà prodotta dalla fusione di due nuclei atomici leggeri per formarne uno più pesante, generando più energia di quella consumata. Per ospitare questa reazione, dobbiamo immaginare un’enorme boa circolare rivestita di magneti in cui le particelle guidate da un campo magnetico si rincorrono e si riuniscono, un po’ come uno sciame di api. Ma non immaginiamo più nulla: ora è possibile visualizzare tutto questo in 3D, in una simulazione sorprendentemente realistica.
Esperto di visualizzazione 3D, il Laboratorio di Museologia Sperimentale EM+ dell’EPFL ha creato uno strumento in grado di trasformare terabyte di dati provenienti da esperimenti e simulazioni del Centro Svizzero del Plasma (CSP) dell’EPFL in un’esperienza coinvolgente. Per i non addetti ai lavori, si tratta di uno spettacolo pirotecnico di particelle in un viaggio di scoperta per capire quale potrebbe essere l’energia di domani. Per gli scienziati, è l’incarnazione di concetti fisici complessi e uno strumento per comprendere i risultati dei loro calcoli.
Precisione fino all’ultima goccia
Questo è il mondo del gioco d’azzardo. Il panorama, alto 4 metri e con un diametro di 10 metri, riproduce con dettagli mozzafiato l’interno del Tokamak a Configurazione Variabile (TCV), un’infrastruttura sperimentale unica nel suo genere, ospitata all’EPFL da oltre 30 anni. Utilizzando un robot, abbiamo scansionato l’interno del TCV con altissima precisione per ottenere un modello 3D che riproduce anche le texture dell’oggetto reale", spiega Samy Mannane, informatico di EM+. Per esempio, siamo riusciti a catturare l’usura delle piastrelle di grafite che rivestono l’interno, sottoposte alle altissime temperature utilizzate negli esperimenti".
Il risultato è straordinariamente realistico. È possibile vedere l’iniettore che porta le particelle nel tokamak e le piastrelle di grafite che possono resistere a temperature di oltre 100 milioni di gradi. La scala è sorprendente: la presenza di una persona fittizia dà le dimensioni del tokamak, circa il doppio di un essere umano. Ma quando le particelle vorticano nella loro gabbia magnetica, ci si sente molto piccoli. Si rincorrono, volano a sciami, si contorcono e girano. Gli elettroni in rosso, i protoni in verde e il campo magnetico in blu. Si può giocare con tutti i parametri, scegliere cosa vedere e da quale angolazione, e il risultato è impeccabile.
In astrofisica la visualizzazione è abbastanza avanzata, soprattutto grazie ai planetari", osserva Paolo Ricci, direttore del CSP dell’EPFL. Ma nella fusione abbiamo appena iniziato questo tipo di attività, grazie alla collaborazione con EM+". Grazie all’eccellenza del CSP, l’EPFL contribuisce al progetto internazionale ITER ed è uno dei partner chiave di EUROFusion, il consorzio europeo per lo sviluppo dell’energia da fusione. È in questo contesto che la Scuola è stata scelta per ospitare uno dei cinque Advanced Computing Hubs, mettendo a disposizione dei ricercatori del programma europeo questo strumento di visualizzazione unico.
Un ponte tra le arti
Per Sarah Kenderdine, la sfida era "estrarre la natura tangibile di una tale massa di dati per ottenere un risultato accurato, coerente e reale, anche se virtuale". Non solo è spettacolare, particolarmente bello, ma la comunità ha uno strumento utilizzabile che apre il campo delle possibilità".
Oltre al CSP e a EM+, tre enti dell’EPFL sono coinvolti nell’Advanced Computing Hub: lo Swiss Data Science Center, l’Istituto di matematica e lo SCITAS (supporto al calcolo scientifico e alle applicazioni).
Il 1° giugno 2024, Paolo Ricci subentra ad Ambrogio Fasoli come direttore del Centro Svizzero del Plasma (CSP). Vincitore di numerosi premi per l’eccellenza didattica, Paolo Ricci è anche professore di fisica all’EPFL e detiene la cattedra di teoria al CSP. Con una carriera di diciotto anni in questa istituzione, oggi dirige uno dei più prestigiosi laboratori di ricerca sulla fisica del plasma in Europa.
