Simulazione rivoluzionaria svela i segreti del nucleo terrestre e ispira nuove tecnologie

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Di Fedele Bello
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Nucleo terrestre simulato con linee del campo magnetico.

RomeUn nuovo metodo di simulazione offre agli scienziati una comprensione più profonda di ciò che accade all'interno del nucleo terrestre. Questo approccio innovativo, sviluppato da ricercatori dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, dei Sandia National Laboratories e della Commissione francese per le Energie Alternative e l'Energia Atomica, aiuta a chiarire come viene generato il campo magnetico terrestre. Oltre ad avere applicazioni in geofisica, questo metodo promette di contribuire allo sviluppo di tecnologie future come i sistemi di calcolo ispirati al cervello e un miglior stoccaggio dei dati.

Combining Dinamiche Molecolari e Magnetiche: il comportamento del nucleo terrestre

Questo metodo unisce dinamiche molecolari e dello spin per aiutare gli scienziati a comprendere il comportamento degli atomi di ferro e delle loro proprietà magnetiche in condizioni estreme. Studi sismici suggeriscono che il nucleo terrestre potrebbe contenere elementi diversi dal ferro. Questi altri elementi, che in passato erano difficili da modellare con precisione, potrebbero aiutare a spiegare alcuni aspetti insoliti del comportamento magnetico della Terra.

Comprendere meglio come si genera il campo magnetico terrestre Possibili scoperte sugli elementi presenti nel nucleo terrestre Utilizzo nelle tecnologie per il calcolo e l'archiviazione dati ad alta efficienza energetica

Il metodo è notevole perché riesce a ricreare le condizioni di alta pressione e alta temperatura del nucleo terrestre, difficili da raggiungere in simulazioni precedenti. Lo studio utilizza l'apprendimento automatico per simulare con precisione l'interazione tra milioni di atomi di ferro. Questi modelli digitali offrono una visione su come i materiali potrebbero comportarsi in condizioni estreme. Le simulazioni suggeriscono la possibile stabilizzazione di una fase del ferro chiamata fase cubica a corpo centrato (bcc), che potrebbe avere un ruolo nel processo del geodinamo. Anche se questa fase non è stata ancora osservata in esperimenti a tali condizioni, la sua presenza teorica apre scenari interessanti.

La tecnica di simulazione potrebbe rivoluzionare la costruzione di sistemi informatici che imitano il cervello umano ma con maggiore efficienza. Questi sistemi, a differenza dell’IA tradizionale, utilizzano metodi basati sullo spin, simili a quelli presenti nel nucleo terrestre, per elaborare dati rapidamente e risparmiare energia. Questo potrebbe accelerare lo sviluppo dell'hardware AI e migliorare la memorizzazione dei dati, rendendola potenzialmente più veloce delle tecnologie attuali.

Questo metodo di simulazione ci offre una comprensione approfondita del funzionamento del nucleo terrestre e contribuisce allo sviluppo di nuove tecnologie più efficienti per il calcolo e l'archiviazione dei dati.

Lo studio è pubblicato qui:

http://dx.doi.org/10.1073/pnas.2408897121

e la sua citazione ufficiale - inclusi autori e rivista - è

Svetoslav Nikolov, Kushal Ramakrishna, Andrew Rohskopf, Mani Lokamani, Julien Tranchida, John Carpenter, Attila Cangi, Mitchell A. Wood. Probing iron in Earth’s core with molecular-spin dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (51) DOI: 10.1073/pnas.2408897121
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