Metamorfosi Nucleare

F.Cardone¹ ,D.Bassani²

¹ORCID: 0000-0001-9060-5916

Già membro del GNFM, Istituto Nazionale di Alta Matematica “F.Severi” Città Universitaria, P.le A.Moro 2, 00185 Roma, Italy

CNR, c/o Università La Sapienza di Roma,

00185 Roma, Italy

²ORCID: 0000-0002-1183-6183

Ricercatore Indipendente, 12010 Cervasca, (CN), Italy

Questo manoscritto è stato redatto il 1 Giugno 2025

In fisica la trasformazione di un atomo di un particolare elemento chimico in un altro è nota fin dai primi studi sulla struttura nucleare della materia.
Gli alchimisti cercarono infruttuosamente di trasformare materia vile in altra preziosa.
Quando si è consolidata la scienza intorno alla struttura del nucleo atomico e sono apparsi i primi emettitori di neutroni, ci si è resi conto che questa trasformazione era possibile, ma con risultati finali spesso radioattivi e quindi inutilizzabili sul piano economico e tecnologico.
La Metamorfosi Nucleare qui presentata è una serie di fenomeni fisici provocati nella materia da opportune sollecitazioni ultrasoniche.
Vengono utilizzati ultrasuoni notoriamente capaci di concentrare una quantità sufficiente d’energia in uno spazio ed un tempo adeguato.
Avviene sia in materiali allo stato solido che liquido sollecitati da onde di pressione longitudinali, note anche come onde d’urto, che portano alla cavitazione.
In questi materiali, quando l’energia introdotta raggiunge i livelli critici di densità, in un dato lasso di tempo e spazio volumetrico, il fenomeno della Metamorfosi Nucleare può aver luogo.
Questi eventi osservabili, che si producono a livello microscopico, riescono a sollecitare i nuclei atomici della materia.
In effetti il peso atomico dei nuclei della materia viene modificato, portando alla produzione di nuovi nuclei atomici grazie alla loro unione (nucleosintesi) o la loro separazione (nucleolisi) senza alcuna emanazione di raggi gamma; infatti il tempo e lo spazio - a livello microscopico - possono comportarsi come mezzi elastici che assorbono o rilasciano l’energia opportuna per queste trasformazioni, secondo il principio di conservazione dell’energia.
Queste trasformazioni sono rese possibili grazie al determinarsi di reazioni in uno spazio-tempo deformato (DST) e sono prodotte da un’adeguata “densificazione” dell’energia nel tempo e nello spazio.
Per raggiungere tale scopo vi è un’energia di soglia che deve essere superata e un lasso di tempo massimo entro il quale questa energia deve essere canalizzata verso il sistema nucleare, cioè la materia.
I valori di queste densità sono determinati da volumi critici, che nei solidi sono chiamati cavità di Ridolfi, dal loro scopritore, e da intervalli di tempo critici, chiamati potenziali di Yukawa.
Quando la Metamorfosi interessa una quantità di nuclei confrontabile al numero di Avogadro, nuovi elementi emergono e diventano rilevabili con metodi analitici al di sopra di una parte per miliardo (1 ppb).
Le unioni e le separazioni dei nuclei rilasciano protoni e neutroni liberi, cioè componenti base, privi di radiazioni nucleari ionizzanti (ɣ) e di conseguenza privi di propri spettri d’energia.
L’energia cinetica che questi frammenti perdono, spostandosi attraverso il materiale in cui sono stati liberati, determina un innalzamento della temperatura del materiale stesso, ben al di sopra del valore corrispondente a quella originata dall’energia - in questo caso meccanica - usata per ottenere la densificazione: questo effetto è stato chiaramente verificato.
I frammenti della Metamorfosi che escono dal materiale possono essere osservati, tenendo conto dell’efficienza dei rilevatori di neutroni e di particelle α, se la Metamorfosi ha coinvolto un numero di nuclei uguale o superiore al numero di Avogadro.
Questi frammenti hanno distribuzioni particolari: anisotropi nello spazio, asimmetrici in angoli, asincroni e aperiodici nel tempo e disomogenei per l’energia.
Queste caratteristiche particolari, legate alle variabili capacità dei rilevatori, rendono difficile la loro misurazione.
Come verificato sperimentalmente la Metamorfosi Nucleare, come processo nel suo complesso, preserva sia le due leggi della termodinamica - per ciò che concerne le cariche elettriche secondo il postulato di Clausius - sia la legge di conservazione dell’energia totale, poiché salvaguarda il numero barionico quando si considera la produzione di neutroni e di particelle α che escono dai materiali oggetto della Metamorfosi.

1. Storia

Nel 1992 George Russ indusse la cavitazione nei metalli e ottenne le prime prove di fenomeni nucleari anomali; purtroppo non riuscì ancora ad identificare chiaramente il fenomeno della Metamorfosi Nucleare nella materia, scatenata dagli ultrasuoni e dalla cavitazione.
Dal 2000 Rusi P. Taleyarkhan compì numerosi esperimenti con la cavitazione nel mercurio a Oak Ridge. Nel 2002 fu in grado di valutare le prime prove di frammenti nucleari messi in movimento dalla Metamorfosi Nucleare, ma non arrivò alla sua corretta identificazione e la confuse con altri fenomeni.
In Italia nel 2004 i Ministeri della Ricerca e della Difesa hanno firmato un accordo di cooperazione che ha portato ad una stretta collaborazione fra il Consiglio Nazionale della Ricerca (CNR) e l’esercito italiano (EI), estesa nel 2009 all’Agenzia Nazionale per l’Energia Atomica (ENEA), oggi Agenzia Nazionale Italiana per le Nuove Tecnologie, l’Energia e lo sviluppo Economico Sostenibile.
Nel 2014-2015 questo sforzo congiunto ha condotto alla scoperta della Metamorfosi Nucleare in tutti i suoi aspetti e il riconoscimento della cavitazione indotta da ultrasuoni come suo principale e pratico agente scatenante.

2. Concetti

Per rendere più comprensibile la Metamorfosi nucleare e il suo funzionamento, alcuni concetti utili sono elencati di seguito.

2.1 Ultrasuoni

Se il suono è una vibrazione che si propaga come un’onda acustica attraverso qualsiasi mezzo fluido o solido entro una data unità di tempo, gli ultrasuoni sono suoni con onde “più frequenti” entro la stessa unità di tempo. Gli ultrasuoni non sono diversi dal suono nelle loro caratteristiche fisiche, ma non possono essere udite dall’uomo.
Gli strumenti ad ultrasuoni usano frequenze dai 20 kHz (20000 Oscillazioni al secondo) a diverse diverse centinaia di MHz (milioni di oscillazioni al secondo) e sono utilizzati in molti campi.
La medicina esplora gli organi interni per mezzo di ecografie; in metallurgia gli ultrasuoni sono utilizzati per il degasaggio dei metalli e il rilevamento di difetti tramite prove non distruttive; nell’industria sono impiegati per la pulizia, la miscelazione, l’accelerazione di processi chimici, la misurazione di distanze e la saldatura di materie plastiche; il primo uso militare di questi particolari suoni è stato il sonar durante la Seconda Guerra Mondiale.
Alcuni animali, come il pipistrello o il delfino, utilizzano gli ultrasuoni per localizzare le loro prede e gli ostacoli.
Ora una nuova tecnologia si affaccia all’uso degli ultrasuoni: possono essere impiegati anche per provocare la Metamorfosi Nucleare, per mezzo di onde di pressione e onde d’urto.

2.2 Cavitazione

La cavitazione è la formazione, crescita e successiva implosione di bolle in un liquido.
Questo fenomeno venne rilevato per la prima volta in marina sulle eliche, nelle parti interne di pompe, o nelle riduzioni di sezione entro cui i liquidi scorrono.
La cavitazione è l’implosione di queste bolle di vapore in punti in cui la pressione scende localmente al di sotto della tensione di vapore saturo del liquido stesso.
Nel caso dell’acqua, questa bolle in condizioni normali a 100 °C a 1 bar di pressione atmosferica, ma può bollire a temperatura ambiente se la pressione del liquido cade.
Se la pressione dell’acqua è sufficientemente bassa si formano bolle di vapore che collassano, cioè scoppiano verso l’interno - si dice implodono - quando la pressione risale. Questa implosione di bolle è chiamata cavitazione ed è dovuta al cambiamento di stato (dallo stato gassoso allo stato liquido) dell’acqua o di qualunque altro liquido.
Questo improvviso collasso della bollicina scatena un’enorme quantità di energia che, provocando corrosioni, danneggia qualunque metallo, anche i più resistenti e duri.
La cavitazione può avvenire in qualunque materiale, sollecitato con ultrasuoni di potenza adeguata per creare uno stato di instabilità.
Esistono numerosi tipi di implosione delle bolle che conducono alla cavitazione a seconda che avvengano vicino o lontano da una superficie solida.
La più adatta per la Metamorfosi Nucleare è l’implosione sferico simmetrica, o meglio l’implosione di una bolla sferica che conserva la sua forma sino al termine del suo collasso.
Ecco perché la creazione di onde d’urto in grado di creare un’implosione sferica per un numero di bolle che implichi un numero di Avogadro di atomi è oggi la principale questione tecnica e tecnologica.
In effetti la Metamorfosi Nucleare avviene non fra gli atomi all’interno delle bolle, ma fra gli atomi sulla superficie delle bolle, seguendo l’implosione fino al suo termine, quando si produce la densificazione energetica adatta.
Nel caso di bolle nei liquidi, tutto il processo è evidente. Nel caso dei solidi, dipende dal numero e dalle dimensioni delle cavità di Ridolfi. Il modo migliore per combinare le onde d’urto e l’implosione sferica (all’interno delle cavità) è, per esempio, utilizzare onde di pressione piane che si propaghino in direzioni opposte all’interno del solido stesso.

2.3 Spazio-tempo

All’alba del Novecento, la geometria dell’universo era ancora considerata come tridimensionale. Nel corso degli anni eminenti studiosi e accademici - Hendrik Lorentz, Henri Poincaré, Hermann Minkowski, Albert Einstein e altri - hanno fuso il tempo e le tre dimensioni dello spazio in un continuum piano a quattro dimensioni, oggi conosciuto come spazio tempo di Minkowski.
Questa interpretazione è stata rapidamente accettata dalla comunità scientifica e ha condotto alla teoria generale della relatività, per la quale lo spazio-tempo viene curvato dalla massa e dall’energia.
In termini più semplici, la relatività generale è la teoria della gravità di Einstein: invece di essere una forza invisibile che attira gli oggetti gli uni verso gli altri, la gravità curva - o deforma - lo spazio. Più un oggetto è massiccio, più deforma lo spazio intorno a lui.
Questa teoria ebbe un impatto enorme sul mondo moderno. Le centrali nucleari e le armi atomiche, per esempio, sarebbero impossibili senza sapere che la materia può essere trasformata in energia. Inoltre la nostra rete di satelliti GPS (sistema di posizionamento globale) deve tener conto dei profondi effetti della relatività ristretta e generale.

2.4 Principio di Clausius

Parlando in generale, il principio di Clausius, se applicato ai sistemi elettrici, può essere considerato come una prima forma della legge di conservazione della loro carica elettrica totale; allo stesso modo la Metamorfosi Nucleare obbedisce alla legge di conservazione della carica elettrica dei nuclei atomici interessati. Di conseguenza la “genesi” di particelle α e di neutroni non è la produzione e il risultato di una radiazione nucleare, ma i frammenti provenienti dalla nucleosintesi e dalla nucleolisi.
Il principio di Clausius può anche essere considerato come l’applicazione della seconda legge della termodinamica a sistemi di carica elettrica, come i nuclei atomici. In altre parole, se non c’è disaccoppiamento cinetico tra le cariche e il campo che generano, in presenza anche di un gradiente di carica elettrica nel sistema di riferimento del campo, le emissioni elettromagnetiche sono assenti, poiché non c'è movimento di cariche.
Quindi la Metamorfosi Nucleare può svolgersi con unioni di nuclei, chiamate nucleosintesi e con separazioni di nuclei, chiamate nucleolisi che producono nella materia nuclei di elementi assenti prima della metamorfosi.

2.5 Densificazione

La densificazione si ottiene quando, all’interno del materiale, la densità dell’energia nello spazio (rappresentata da una pressione) e la densità dell’energia nel tempo (rappresentata da una potenza) raggiungono valori critici.
I valori critici di queste densità sono determinati da soglie di energia che riguardano sia i volumi critici nei solidi (chiamati cavità di Ridolfi, dal nome del loro scopritore) sia lassi di tempo critici (conosciuto come potenziale di Yukawa), che sono stabiliti dall’osservazione e sono ben noti per le loro interazioni nucleari quali quelle adroniche e leptoniche.
In scala macroscopica la “densificazione” dell’energia è la condizione che induce la genesi della Metamorfosi Nucleare in un numero sufficentemente grande di nuclei atomici, confrontabile con la costante di Avogadro, i quali subiscono una reazione a spazio-tempo deformato in scala microscopica.
Se la densificazione rispetta le due condizioni dettate dal principio di Clausius, la Metamorfosi Nucleare non produce alcun irraggiamento gamma.

3. Applicazioni

Le applicazioni della Metamorfosi Nucleare sono state esplorate in alcuni paesi, ma senza una visione chiara del modo di produrre e utilizzare questo fenomeno.
In Italia questa questione è stata trattata in maniera sistematica, dando luogo a risultati tecnici adatti allo sfruttamento.
Le unioni e le separazioni dei nuclei rilasciano protoni e neutroni liberi, cioè componenti base, privi di radiazioni nucleari ionizzanti (ɣ) e di conseguenza privi di propri spettri d’energia.
L’energia cinetica che questi frammenti perdono, spostandosi attraverso il materiale in cui sono stati liberati, determina un innalzamento della temperatura del materiale stesso, ben al di sopra del valore corrispondente a quella originata dall’energia - in questo caso meccanica - usata per ottenere la densificazione: questo effetto è stato chiaramente verificato.

3.1 Eliminazione di rifiuti radioattivi

Il trattamento dei rifiuti radioattivi è uno dei problemi principali della società di oggi. I rifiuti radioattivi sono principalmente prodotti dall’industria nucleare, civile e militare, ma in questi ultimi anni anche i rifiuti prodotti dai test diagnostici negli ospedali o durante gli studi idrogeologici hanno suscitato grande attenzione.
Oggi la disattivazione consiste principalmente nello schermarli, mediante incorporazione e diluizione in un grande volume di materiale inerte, oppure, dopo la separazione della frazione radioattiva dal resto dei rifiuti, la loro concentrazione e stoccaggio in area protetta.
Sfortunatamente questi processi non influenzano la durata di vita degli elementi radioattivi, solo la loro concentrazione e quindi la loro attività specifica (in volume o in massa): depositi sempre più grandi saranno necessari in futuro.
E’ allo studio l’applicazione degli ultrasuoni ai rifiuti radioattivi.
Questo processo, che richiede tempi di applicazione estremamente contenuti, permette la Metamorfosi di una parte dei nuclei radioattivi in elementi non-radioattivi.
La teoria capace di spiegare questo risultato si poggia sugli effetti della deformazione spazio-temporale (DST) esplicitamente ricercata.
Il processo che conduce alla Metamorfosi Nucleare mostra una riduzione significativa della radioattività nei sistemi contenenti nuclei radioattivi dopo i trattamenti appropriati attraverso ultrasuoni.
L’applicazione di tecniche che implicano reazioni a spazio-tempo deformato (DST) può essere una scorciatoia utile per l’eliminazione accelerata dei rifiuti radioattivi, tenendo ben a mente che la normalizzazione di una sostanza radioattiva indotta da reazioni DST è dovuta alla trasformazione dei suoi radionuclidi in altri nuclidi stabili, cioè in elementi stabili, con una diminuzione conseguente delle radiazioni emesse.
Questo processo è stato battezzato neutralizzazione per distinguerlo da altri processi come la trasmutazione o l’inertizzazione.
Queste sono le principali applicazioni, ma gli scenari che potrebbero aprirsi sono talmente vasti da includere, per esempio, il trattamento di qualunque rifiuto industriale o civile.

3.2 Terre rare

Quando la cavitazione è indotta in liquidi, applicando onde d’urto di potenza appropriata, viene provocato uno stato di instabilità che genera bolle che implodono violentemente poco dopo.
Questa applicazione di energia ad una sostanza porta ad una variazione della densità di energia e induce a livello microscopico reazioni a spazio-tempo deformato (DST).
I loro risultati sono trasformazioni DST nella sostanza, cioè un cambiamento nel peso atomico degli elementi senza produzione di radionuclidi.
In effetti gli studi teorici e sperimentali nel campo della sonoluminescenza hanno indicato che, nel momento dell’implosione di una bolla, la temperatura al suo interno può superare un milione di gradi K e una concentrazione di energia elevatissima per unità di tempo; in queste condizioni, si assiste a reazioni termonucleari.
Alcuni esperimenti sono stati condotti in un sistema contenente un quantitativo pari ad una mole di mercurio.
In questo metallo liquido a temperatura ambiente, per mezzo di onde di pressione meccaniche, la Metamorfosi Nucleare produce materiali allo stato solido, persino metallici.
Di conseguenza un sistema solido - con minori gradi di libertà - viene generato da un sistema liquido - con maggiori gradi di libertà - al quale è stata fornita energia.
Questa energia dovrebbe aumentare i gradi di libertà del sistema: però il fatto che la metamorfosi li riduca non è che una violazione apparente della seconda legge della termodinamica.
In realtà i frammenti della Metamorfosi, perdendo la loro energia cinetica, aumentano la temperatura del solido prodotto e preservano due principi: il secondo principio della termodinamica e il principio di conservazione dell’energia totale.
Sembra chiaramente prodursi una violazione macroscopica della seconda legge della termodinamica: un sistema liquido riceve dell’energia, per esempio attraverso gli ultrasuoni, per ottenere una densificazione e stimolare la sua Metamorfosi Nucleare, e si trasforma parzialmente in un sistema allo stato solido, composto da elementi diversi.
In altri termini, i gradi di libertà del sistema iniziale diminuiscono al momento della transizione da liquido a solido, mentre la sua temperatura aumenta.
Eppure non c’è alcuna violazione della seconda legge della termodinamica perché le reazioni che si producono sono di tipo nucleare, e non chimico.
Per riassumere, la Metamorfosi Nucleare del mercurio porta a sistemi più ordinati, con minori gradi di libertà: sistemi allo stato solido.
Ci sono novanta elementi naturali sulla Terra (due sono assenti e sono prodotti artificialmente); tra di loro, ventotto sono stati prodotti da reazioni a spazio-tempo deformato in laboratorio a partire dal mercurio, comprese sei terre rare. Questo fatto potrebbe rappresentare il punto di partenza di un nuovo metodo per produrle, permettendo così di risolvere i problemi legati al loro approvvigionamento.

4. Percezione del pubblico

Dal 2006, quando il CNR ottenne brevetti sulla Metamorfosi Nucleare, la percezione di questo fenomeno è stata appesantita da problemi di ambiguità e incomprensione.
All’inizio il suo nome era stato associato al poema le “Metamorfosi” di Ovidio, poeta romano; in seguito si è reso necessario distinguere questo fenomeno con un nome nuovo, diverso da quello di altri fenomeni già conosciuti.
Eppure ancora oggi, 2025, persiste la confusione fra la Metamorfosi Nucleare e la trasmutazione nucleare.
Storicamente il nome “trasmutazione” è stato legato ad avvenimenti pre-scientifici, quando gli alchimisti erano ossessionati dai tentativi di trasformare senza successo le sostanze.
Nel Novecento sono stati realizzati importanti progressi: la scoperta della radioattività, l’identificazione delle famiglie radioattive, così come la legge dell’equilibrio secolare enunciata da E. Rutherford, che dimostra come gli elementi radioattivi si trasformano gli uni negli altri.
Eppure il termine “trasmutazione nucleare” fu ancora usata per le trasformazioni di nuclei atomici sia naturali che artificiali, come fece E. Fermi, indipendentemente da F. Joliot e dai Curie.
Al contrario la metamorfosi è allo stesso tempo diversa dalla trasmutazione e in realtà la incorpora. La questione ultima è questa: la Natura sembra incline a seguire la Metamorfosi Nucleare come fenomeno principale, come se fosse la regola, vice versa la trasmutazione radioattiva sembra essere l’eccezione in Natura.