Un campione di mercurio, bario, calcio e rame ha appena alzato di 18 gradi il limite della superconduttività a pressione normale, fermo dal 1993. Il risultato cambia poco la vita quotidiana, ma sposta un parametro che la fisica della materia inseguiva da trent'anni.
Da 133 a 151 K: un record fermo dal 1993
Il gruppo guidato da Ching-Wu Chu e Liangzi Deng all'Università di Houston, in collaborazione con l'Argonne National Laboratory, ha portato a 151 kelvin (circa -122 °C) la temperatura critica del cuprato Hg-1223, contro i 133 K registrati con lo stesso materiale negli anni Novanta. Il lavoro è stato pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences il 9 marzo 2026.
La novità non è un nuovo composto: è un protocollo. Il campione viene compresso a circa 30 gigapascal in una cella a incudine di diamante, circa 300 volte la pressione sul fondale oceanico, poi la pressione viene rilasciata rapidamente con il materiale tenuto a bassa temperatura. Il rilascio veloce intrappola la struttura cristallina in uno stato metastabile che conserva parte delle modifiche indotte dalla compressione, e che si mantiene fino a due settimane.
18 gradi più caldi, ma -122 °C restano -122 °C
La notizia è grossa perché un record fermo da tre decenni si è spostato. Ma il salto va letto bene. 151 K corrispondono a -122 °C, lontanissimi dalla temperatura ambiente. La differenza rispetto al precedente primato è 18 gradi: tanto per la fisica della materia, poco per chi sognava cavi superconduttori dietro casa.
Il vero spartiacque industriale è un altro numero: 77 K (-196 °C), il punto di ebollizione dell'azoto liquido. Sopra quella soglia il superconduttore può essere raffreddato con un fluido che costa pochi euro al litro, mentre sotto serve idrogeno o elio liquido, dieci-trenta volte più costosi e logisticamente molto più complessi. Sia i 133 K sia i 151 K stanno largamente sopra quella soglia: il Hg-1223 era già un superconduttore ad azoto liquido, il record di Houston lo rende più tollerante alle fluttuazioni durante l'esercizio.
L'impatto reale non è una rivoluzione, è un margine in più. Più gradi di sicurezza prima che il materiale perda lo stato superconduttivo significano sistemi criogenici meno spinti, isolanti più semplici, minore consumo di azoto. Hua Zhou, fisico dell'Argonne e coautore dello studio, lo dice con cautela: "un passo importante verso superconduttori utilizzabili in condizioni sempre più vicine a quelle ambientali", non un arrivo. La logica è la stessa che ha già premiato altri salti recenti nella fisica fondamentale, come il neutrino record catturato al largo della Sicilia dal telescopio KM3NeT: spostare il limite di un parametro vale anche se le applicazioni concrete arrivano dopo.
Cosa cambia (e cosa no) per LHC, MRI e rete italiana
CERN e LHC. I magneti dell'acceleratore lavorano a 1,9 K con elio superfluido e usano leghe metalliche (Nb-Ti, Nb₃Sn), non cuprati. Il record sui cuprati non li tocca direttamente, ma rilancia la corsa al Future Circular Collider, il successore con circonferenza prevista di 91 chilometri e spesa stimata oltre i 15 miliardi di euro: ogni avanzamento sui superconduttori cambia le ipotesi sui magneti del prossimo grande anello. L'INFN partecipa con i laboratori LASA di Milano, Genova e Napoli-Salerno e l'industria italiana ha un ruolo storico tramite ASG, fornitrice dei magneti per LHC, CMS e ATLAS.
Risonanza magnetica. Quasi tutti gli scanner MRI in uso negli ospedali italiani impiegano bobine di Nb-Ti raffreddate a circa 4 K con elio liquido. La scarsità globale di elio degli ultimi anni ha fatto crescere i costi di manutenzione. Cuprati stabili sopra i 77 K, raffreddabili ad azoto, restano il bersaglio commerciale: i 151 K aumentano il margine pratico ma non sostituiscono ancora i magneti metallici, che hanno densità di corrente molto più alta.
Rete elettrica. Terna nel 2024 ha registrato perdite di rete pari a circa 19,6 TWh su 312,7 TWh richiesti, intorno al 6 % del totale. Sostituire una frazione delle linee in alta tensione con cavi superconduttori abbatterebbe la dissipazione per effetto Joule su quei tratti. Progetti pilota esistono già (il cavo AmpaCity a Essen è il caso più noto), ma il limite resta il costo del raffreddamento: 18 gradi in più non bastano da soli, servono materiali con densità di corrente competitiva e cavi industrializzabili su lunghe distanze.
L'esperimento di Houston e Argonne non porta i superconduttori dentro casa entro l'anno. Sposta un limite fermo dal 1993 e dimostra che la "memoria strutturale" indotta dalla pressione si può preservare a pressione ambiente. Il prossimo passo dichiarato dal team è verificare se lo stesso protocollo funziona su materiali che, sotto pressione, mostrano salti termici più ampi: lì si gioca la prossima generazione di cavi e magneti.
Domande frequenti
Cosa significa il nuovo record di 151 K nella superconduttività dei cuprati?
Significa che la temperatura critica a cui il materiale Hg-1223 diventa superconduttivo è stata innalzata a 151 kelvin, rispetto ai 133 K precedenti. Questo rappresenta un progresso importante nella ricerca, anche se la temperatura resta ancora molto lontana da quella ambiente.
Come è stato ottenuto l'aumento della temperatura critica a 151 K?
L'aumento è stato ottenuto usando un protocollo che prevede la compressione del materiale a circa 30 gigapascal e il rilascio rapido della pressione, mantenendo il campione a bassa temperatura. Questo processo stabilizza una struttura cristallina metastabile che conserva le proprietà superconduttive per circa due settimane.
Quali sono le implicazioni pratiche di questo nuovo record per le applicazioni industriali?
Il nuovo record offre un margine di sicurezza maggiore in applicazioni già esistenti, come sistemi criogenici e isolanti, riducendo il consumo di azoto liquido. Tuttavia, non rappresenta ancora una rivoluzione industriale, perché la temperatura di lavoro resta lontana da quella ambiente e i materiali metallici mantengono prestazioni migliori in molti casi.
In che modo questo risultato influenza settori come CERN, risonanza magnetica e rete elettrica?
Per il CERN e LHC non cambia nulla direttamente, ma può influire sullo sviluppo di futuri acceleratori. Nella risonanza magnetica, il margine operativo migliora ma i cuprati non sostituiscono ancora i magneti metallici. Nella rete elettrica, il vero limite resta il costo del raffreddamento e la densità di corrente dei materiali, quindi l'impatto immediato è limitato.
Quali sono i prossimi passi della ricerca dopo questo risultato?
Il prossimo obiettivo del team è applicare lo stesso protocollo ad altri materiali che mostrano salti termici più ampi sotto pressione. Questo potrebbe avvicinare la possibilità di sviluppare cavi e magneti superconduttori ancora più efficienti e pratici per applicazioni reali.
