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Massimiliano Brolli : 26 Agosto 2024 08:31
Oggi vi proponiamo l’intervista a Cesare Mencarini, un giovane che ha soli 17 anni, con una determinazione e un’intelligenza fuori dal comune, ha costruito un reattore a fusione nucleare come progetto scolastico del quale abbiamo parlato recentemente.
Un’impresa durata 18 mesi, ritenuta straordinaria che ha visto la luce nel contesto del suo esame di maturità in un college britannico, suscitando ammirazione non solo per la complessità del progetto, ma anche per il messaggio che trasmette ai suoi coetanei: la tecnologia e la scienza sono accessibili a chiunque sia disposto a dedicare tempo e passione.
Questo risultato è un ottimo esempio di ciò che può essere definito “hacking“: l’arte di superare gli ostacoli, innovare e creare soluzioni dove prima non c’erano. Cesare è un vero hacker nel senso più nobile del termine, avendo applicato le sue competenze per risolvere una sfida complessa e affascinante.
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Il suo progetto, anche se non ha raggiunto la fusione nucleare, ha permesso al reattore di generare plasma per diversi mesi, a partire da giugno. La creazione del plasma è un passo fondamentale nel processo di fusione nucleare.
Noi di Red Hot Cyber abbiamo intervistato Cesare per mostrare ai giovani che, oltre a videogiochi e social network, il web offre infinite opportunità per esplorare e approfondire temi appassionanti, avviandosi così su un percorso verso la scienza e la conoscenza.
RHC : Ciao Cesare, innanzitutto grazie per questa intervista. Puoi raccontarci come è nata l’idea di costruire un reattore a fusione nucleare per il tuo progetto scolastico?
Cesare Mencarini : La prima volta che mi sono imbattuto nel concetto di fusore è stato tramite un video su YouTube. Poiché il mio interesse principale è l’ingegneria, il mio feed è spesso pieno di contenuti scientifici. Incuriosito dall’idea, ho iniziato a fare ricerche più ampie sulla tecnologia della fusione. Il progetto mi ha affascinato, quindi l’ho proposto alla mia scuola. Tuttavia, inizialmente l’hanno rifiutato per problemi di sicurezza. Mentre esploravo altre idee di progetto, il mio insegnante di fisica ha contattato un gruppo di ricerca nucleare. Questa connessione ha portato uno studente di dottorato, che aveva esperienza con progetti simili, a offrirsi di farmi da mentore e guidarmi attraverso le fasi iniziali. Con questo ulteriore supporto, ho condotto una valutazione dettagliata della sicurezza e presentato numerose proposte di progetto agli amministratori della scuola. Alla fine, il mio progetto è stato approvato, anche se il finanziamento concesso era solo il 25% dell’importo originale che avevamo richiesto, cosa di cui eravamo comunque grati.
RHC : Quando è iniziata la tua passione per l’ingegneria e la fisica? C’è un evento specifico che ha acceso questo interesse?
Cesare Mencarini : La mia passione per l’ingegneria e l’innovazione si è evoluta nel corso di molti anni. È iniziata quando avevo nove anni e mio padre portò a casa una scheda Arduino, che aprì un mondo di possibilità con la sua facilità di codifica e integrazione hardware. Uno dei miei primi progetti è stato un piccolo robot stampato in 3D chiamato “Wolly”. Questo robot poteva ruotare la testa, emettere suoni e utilizzare LED, offrendomi un’esperienza pratica con circuiti elettronici e programmazione C++. Questo progetto ha acceso in me un profondo interesse che da allora non ha fatto che crescere.
Nel tempo, ho continuato ad affinare le mie competenze con le schede Arduino e ho ampliato le mie conoscenze in vari ambiti come la modellazione 3D, la stampa, la progettazione grafica e la programmazione Python. Non c’è stato un singolo evento che ha acceso la mia passione; piuttosto, è stato un continuo viaggio di esplorazione e apprendimento. La mia curiosità nei diversi campi dell’ingegneria è stata costantemente alimentata dalle competenze e dalle conoscenze che ho accumulato lungo il percorso. Questo percorso è stato fortemente influenzato dai miei genitori, mio padre è un ingegnere elettronico e mia madre è un’architetto e designer, che mi hanno inserito in un ambiente prevalentemente tecnologico e orientato al design. Inoltre, le mie esperienze nei campi estivi nel Regno Unito e negli Stati Uniti, dove ho approfondito argomenti come ingegneria, intelligenza artificiale, robotica e stampa 3D, hanno ulteriormente arricchito la mia comprensione e il mio entusiasmo per questi campi.
RHC : Molti dei tuoi coetanei hanno difficoltà a portare a termine progetti scolastici molto meno complessi. Cosa ti ha spinto a scegliere un progetto così ambizioso e a non arrenderti di fronte alle prime difficoltà?
Cesare Mencarini : Credo che la ragione principale per cui non ho rinunciato al progetto sia stata l’ampia pianificazione iniziale, che ha richiesto circa cinque mesi. Questa fase, da quando ho iniziato a lavorare al progetto fino a quando ho acquistato il primo componente, una pompa per vuoto, è stata cruciale. La maggior parte delle sfide durante questo periodo erano legate a vincoli di budget e alla garanzia della compatibilità tra i componenti. Sebbene ci fossero molti problemi, erano gestibili. Tuttavia, quando hanno iniziato a emergere i problemi più difficili, le aspettative erano già state fissate e il pensiero di deludere gli altri, soprattutto dopo aver investito ingenti fondi e tempo, è diventato un forte motivatore.
Non fraintendermi, mi sono divertito molto in ogni fase del processo e trovare soluzioni a ogni complicazione è stato incredibilmente gratificante. Ma alla fine, è stato il peso di quelle aspettative a farmi andare avanti. Semplicemente non potevo arrendermi.
RHC : Puoi spiegare brevemente cosa significa “fusione nucleare”, come funziona il tuo reattore e fin dove sei arrivato nella sua costruzione?
Cesare Mencarini : Quando due o più nuclei atomici si scontrano con energia sufficiente, possono fondersi insieme, formando nuovi nuclei e rilasciando particelle subatomiche come protoni e neutroni in tutte le direzioni (isotropicamente). Questo processo rilascia anche una notevole quantità di energia. Tuttavia, affinché i nuclei si fondano con successo, devono raggiungere una certa soglia di energia, che può essere raggiunta aumentando la loro temperatura o sottoponendoli ad alta pressione, entrambe le quali aumentano la loro energia.
Nel sole, la fusione nucleare avviene principalmente a causa dell’immensa pressione creata dalla sua stessa massa e dal suo campo gravitazionale. Sulla Terra, non possiamo replicare queste condizioni esatte, quindi compensiamo utilizzando temperature molto più elevate. Per riscaldare il gas, acceleriamo le sue molecole. Il mio reattore ottiene questo risultato utilizzando una griglia centrale caricata a una tensione negativa, che attrae ioni di gas caricati positivamente verso il centro, facendoli scontrare. Questo metodo è noto come confinamento elettrostatico inerziale.
Per quanto riguarda la costruzione del mio reattore, siamo nelle fasi finali e attualmente posso formare un plasma attorno alla griglia. L’unico componente ancora necessario per finalizzare il reattore e generare neutroni è un alimentatore con le specifiche richieste, che purtroppo è raro e costoso. Di conseguenza, al momento non posso stimare quando il reattore sarà completato.
RHC : Alcuni hanno criticato la notizia sostenendo che il plasma può essere creato in altri modi e con attrezzature molto semplici. Puoi dirci perché il plasma necessario per la fusione è diverso dai sistemi di produzione di plasma disponibili su Amazon?
Cesare Mencarini : Assolutamente. Il plasma è plasma: le uniche variabili sono la sua temperatura e la pressione a cui è sottoposto. Questo quarto stato della materia è fondamentale per ottenere la fusione una volta raggiunta una temperatura sufficientemente elevata. Tuttavia, sebbene il plasma sia necessario, non è l’obiettivo finale. Altri dispositivi possono produrre plasma utilizzando metodi più semplici, ma non possono replicare le condizioni necessarie per la fusione. Ad esempio, un generatore Van de Graaff può generare tensioni dieci volte superiori a quelle per cui è progettato il mio reattore, ma il plasma che crea è momentaneo e instabile. Al contrario, il mio reattore, fatto di acciaio inossidabile, può sopportare differenziali di pressione molto maggiori perché funziona in condizioni di vuoto, essenziali per accelerare gli ioni senza perdite di energia significative da collisioni casuali, creando un plasma molto più stabile e confinato.
RHC : Hai incontrato scetticismo o preoccupazione da parte dei tuoi insegnanti a scuola? Come hai gestito queste situazioni?
Cesare Mencarini : Sì, con qualsiasi progetto “fuori dall’ordinario”, puoi aspettarti qualche resistenza da parte degli altri. Anche se può sembrare un luogo comune, avere una comprensione approfondita del tuo lavoro ti consente di affrontare e contrastare efficacemente le critiche. È fondamentale distinguere tra negatività non necessaria e critiche costruttive, poiché queste ultime sono vitali per la crescita e il miglioramento. In definitiva, ciò di cui hai bisogno è un mentore o un gruppo di persone di supporto, insieme ai finanziamenti necessari; oltre a ciò, le opinioni degli altri sono secondarie ed è importante avere una pelle spessa.
RHC : L’hacking è spesso visto come qualcosa di negativo, ma come spesso riportiamo su queste pagine, è una “abilità” che può essere usata positivamente per risolvere enigmi, superare ostacoli e vedere oltre dove altri non sono riusciti prima. Come pensi che l’hacking possa essere incoraggiato tra altri giovani come te che desiderano esplorare nuove frontiere?
Cesare Mencarini : Sfortunatamente, i media hanno spesso rappresentato il termine “hacking” o “hack” con una connotazione negativa. Tuttavia, attraverso l’istruzione e la consapevolezza, possiamo ridefinirlo come il processo di spingere i confini attraverso la risoluzione dei problemi e la perseveranza. Per promuovere questa mentalità di esplorazione di nuove frontiere, dobbiamo dare il buon esempio. Ad esempio, uno dei miei obiettivi principali con questo progetto è ispirare altri giovani dimostrando che con determinazione e impegno, si possono stabilire obiettivi ambiziosi, come costruire un reattore a fusione, e raggiungerli. La frase “niente è impossibile” rimane solo un’affermazione finché qualcuno non dimostra che è vera. Spero che i miei sforzi, insieme a quelli degli altri, accendano la passione nella nuova generazione per affrontare progetti un tempo ritenuti fuori dalla loro portata. Questa è l’essenza dell’innovazione: espandere le nostre zone di comfort e ampliare le nostre conoscenze.
RHC : Quali sono state le principali sfide tecniche che avete dovuto affrontare durante la costruzione del reattore e come le avete superate?
Cesare Mencarini : Il viaggio è stato costellato di numerose sfide, alcune delle quali spiccano più di altre. Una delle più memorabili si è verificata lo stesso giorno in cui abbiamo ottenuto il plasma. Abbiamo scoperto che la camera non manteneva la sua tenuta e perdeva una notevole quantità di aria. Si è scoperto che uno degli anelli di rame progettati per sigillare i due emisferi non si adattava correttamente. Nonostante fosse stato lavorato con precisione da un’azienda, il problema era probabilmente dovuto alla deformazione termica durante il processo di saldatura. Abbiamo provato quattro guarnizioni aggiuntive provando vari metodi per risolvere il problema. Alla fine, abbiamo trovato una soluzione semplice ma efficace: usare una lima di metallo per regolare il bordo dell’anello in modo che si adattasse correttamente. Questa esperienza ha rafforzato il fatto che a volte le soluzioni più semplici sono le più efficaci. Un’altra sfida si è presentata in seguito con il regolatore del manometro, che era responsabile della lettura dei valori di pressione da due manometri separati. Per restare nei limiti del budget, abbiamo utilizzato apparecchiature di seconda mano degli anni ’90, che si sono rivelate piuttosto sensibili e alla fine hanno ceduto in modo irreparabile. Per risolvere questo problema critico, ho progettato e costruito regolatori di pressione personalizzati. Ho creato schemi, acquistato i componenti necessari e li ho saldati su una scheda matrice. Lo sviluppo di un’unità di controllo finale ha richiesto circa due settimane e tre prototipi diversi. Sebbene non sia un ingegnere elettronico e abbia una conoscenza limitata in questo settore, ho imparato che la flessibilità e la volontà di acquisire nuove competenze sono fondamentali per portare avanti con successo qualsiasi progetto.
RHC : C’è stato un momento specifico in cui hai pensato di non riuscire a completare il progetto? Come hai trovato la forza di andare avanti?
Cesare Mencarini : Non c’è stato un singolo momento decisivo, ma piuttosto un ciclo continuo di incertezza e sfide. I problemi continuavano a presentarsi: prima, una delle pompe non si avviava e ho dovuto provare tre controller diversi prima di trovarne uno che funzionasse. Poi, l’unità di controllo della pressione è esplosa, costringendomi a costruire una sostituzione personalizzata, tra gli altri problemi. Con così tanti imprevisti, il pensiero che il progetto potesse fallire mi ha attraversato la mente.
Tuttavia, il supporto illimitato del mio professore di fisica, che era anche il mio mentore, mi ha dato la sicurezza di continuare a far andare avanti il progetto. Queste “prove” mi hanno spinto a migliorare le mie competenze in vari ambiti e hanno davvero messo alla prova le mie capacità di risoluzione dei problemi, rendendo il progetto ancora più prezioso per la mia crescita.
RHC : Hai lavorato a questo progetto da solo? Avevi dei collaboratori? Come hai organizzato il lavoro?
Cesare Mencarini : Sì, ho lavorato al progetto in modo indipendente, sotto la supervisione del mio professore di fisica. Lo studente di dottorato che ho menzionato prima ha fornito preziosi spunti all’inizio, condividendo le sfide che ha dovuto affrontare con il suo dispositivo in modo che potessi evitare simili insidie. Oltre a quella guida iniziale, il progetto è stato interamente frutto del mio impegno.
RHC : Il tuo progetto è stato presentato al Cambridge Science Festival. Che reazioni hai ricevuto e che sensazioni hai provato?
Cesare Mencarini : Abbiamo trascorso circa due settimane a progettare e costruire un carrello di legno personalizzato per trasportare il fusore al Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Cambridge, che fortunatamente si trovava a pochi minuti dalla scuola. Tuttavia, durante lo spostamento, il carrello si è inclinato, piegando il passante ad alta tensione, il componente bianco alto in cima al fusore. È stato un momento incredibilmente stressante, soprattutto con il festival della scienza programmato per il giorno successivo. Fortunatamente, lo abbiamo testato immediatamente e, nonostante il danno, la guarnizione non è stata compromessa in modo significativo. Il giorno seguente al Science Festival, il fusore è stato operativo per tutto il giorno, suscitando molto interesse sia da parte dei bambini che degli adulti. Le persone non erano solo affascinate dalla macchina in sé, ma anche curiose del mio coinvolgimento nel progetto. Ha attirato così tanta attenzione che le persone attraversavano Cambridge solo per vedere il fusore. È stata un’esperienza immensamente gratificante.
RHC : Molti giovani oggi trascorrono molto tempo davanti ai dispositivi giocando ai videogiochi, il che può far perdere molto tempo che potrebbe essere utilizzato meglio. Hai 17 anni, come trascorri il tuo tempo durante il giorno? Cosa significa per te la curiosità?
Cesare Mencarini : Devo ammettere che rientro in questa categoria. Trascorro una discreta quantità di tempo davanti agli schermi, parte del quale è dedicato ai giochi online, come i simulatori di volo, poiché una delle mie passioni è l’aviazione. Tuttavia, credo che giocare ai videogiochi o rilassarsi guardando servizi di streaming o utilizzando piattaforme social non sia intrinsecamente negativo, purché ciò avvenga entro limiti ragionevoli. Il resto del mio tempo è dedicato allo sport e all’apprendimento continuo. Gioco a pallanuoto da oltre 8 anni e mi piace anche giocare a basket e pallavolo con gli amici per mantenermi attivo. Inoltre, seguo corsi Udemy su argomenti in linea con i miei interessi, come la codifica e la modellazione 3D, per sviluppare ulteriormente le mie competenze. Spesso navigo su YouTube e guardo video che illustrano vari progetti o offrono guide utili. È così che mi sono imbattuto nel video sul fusor.
RHC : Che consiglio daresti ai giovani che, come te, hanno idee innovative ma temono di non avere le competenze o i mezzi per realizzarle?
Cesare Mencarini : Per chiarire, il fusore in sé non è rivoluzionario, dato che molti altri hanno tentato di costruire le proprie versioni. Tuttavia, ciò che distingue il mio reattore è che è stato creato interamente da zero con un budget limitato mentre seguivo un corso biennale per le qualifiche A-Levels, in cui ho ricevuto 4 A* (il voto più alto). Inoltre, ho combinato la produzione additiva con l’elettronica personalizzata per sviluppare un sistema completo di acquisizione e controllo dati, che lo distingue da molti altri progetti. Tornando alla domanda, credo che l’approccio migliore sia non pensarci troppo. Quando ho iniziato il progetto, l’ho trattato come qualsiasi altro compito scolastico. Sebbene richiedesse uno sforzo extra e comportasse la costruzione di qualcosa di tangibile, il processo era abbastanza simile a quello che si fa a scuola. Si studia e si impara la materia, poi ci si esercita con esercizi e simulazioni di test: nel mio caso, ciò significava progettare il fusore e applicare tutto ciò che avevo imparato. Infine, si fa l’esame vero e proprio, che per me consisteva nell’assemblare tutti i componenti.
RHC : Come pensi che le scuole e gli istituti scolastici possano supportare meglio gli studenti con idee non convenzionali come le tue? Hai origini italiane: pensi che l’Italia sia adatta a questo tipo di “avventure”?
Cesare Mencarini : Credo che sia nel migliore interesse della scuola finanziare progetti guidati dagli studenti, in particolare quelli non convenzionali. Questi progetti non solo forniscono un’esperienza incredibile per gli studenti, ma offrono anche un notevole valore promozionale per l’istituto. Oltre al supporto finanziario, le scuole svolgono un ruolo cruciale nell’ampliare gli interessi degli studenti. Ciò include l’offerta di una vasta gamma di gite scolastiche in varie discipline e la creazione di club o società in cui gli studenti possono collaborare, condividere idee e sviluppare i loro progetti. Ad esempio, durante il mio periodo al Cardiff Sixth Form College, ho frequentato numerose lezioni di astronomia e reattori nucleari presso l’Università di Cambridge, oltre a partecipare al Model United Nations e a gare di dibattito. Inoltre, durante le vacanze scolastiche, mi sono unito a un gruppo di ricerca nucleare a Cambridge, dove ho acquisito una vasta conoscenza sui reattori a fissione e sulla neutronica computazionale. Mi è stato persino concesso l’accesso all’ufficio due volte a settimana, il che mi ha fornito un’esperienza pratica inestimabile nella ricerca applicata. Un aspetto del sistema educativo britannico che apprezzo particolarmente è l’approccio “imparare facendo”. Come ha detto James Dyson, “Goditi il fallimento e impara da esso. Non puoi mai imparare dal successo”. Ripensando ai miei otto anni in una scuola italiana, sono abbastanza certo che un progetto come questo non riceverebbe lo stesso livello di supporto in un’istituzione italiana. Tuttavia, apprezzo l’approccio italiano di incoraggiare gli studenti a “collegare i puntini”, promuovendo connessioni tra diverse discipline e materie.
RHC : Qual è stato il momento più emozionante del tuo percorso durante questo progetto?
Cesare Mencarini : Questo è stato un progetto ad alto rischio e ad alta ricompensa, il che significava che le sfide erano dure e spesso frustranti. Tuttavia, ho trovato questi momenti i più emozionanti. Mentre la possibilità che il progetto fallisse era snervante, ogni problema risolto era un passo avanti e la soddisfazione che ne è seguita ha superato di gran lunga lo stress.
RHC : Infine, quale messaggio vorresti lasciare ai giovani della tua età che considerano la scienza e la tecnologia troppo complicate o noiose?
Cesare Mencarini : Come qualsiasi altra materia, non puoi obbligare qualcuno ad amare la scienza o la tecnologia. Tuttavia, credo che entrambi i campi abbiano un potenziale incredibile per l’innovazione e la scoperta. Capisco che l’ignoto può essere intimidatorio, motivo per cui è fondamentale per tutti, soprattutto per le giovani generazioni, acquisire qualche conoscenza in questi ambiti. Non solo hanno applicazioni nel mondo reale, ma sono anche preziose quando si cerca lavoro.
Il miglior consiglio che posso dare è di rimanere curiosi e continuare a esplorare finché non si trova il campo che ti appassiona.
Un sentito ringraziamento a Cesare per questa preziosa intervista. Gli auguriamo un futuro brillante nel campo della fisica e dell’ingegneria, con la speranza che altri giovani seguano il suo esempio. Che possano comprendere che nulla è irraggiungibile o impossibile, ma che servono determinazione, impegno e la capacità di affrontare sfide, fallimenti e, infine, grandi soddisfazioni.
Massimiliano Brolli