Uno starnuto o un colpo di tosse gli mettono il turbo. Se poi il clima intorno è freddo e umido, spadroneggia più a lungo. C’è chi per giocare d’anticipo nella lotta contro Covid-19 e stanare il nemico punta sulle operazioni matematiche. O meglio sulla fisica delle goccioline respiratorie, veicolo a bordo del quale viaggia il virus. E’ così che un team internazionale di ingegneri ha scoperto che alcune di queste goccioline, a seconda delle condizioni meteo, viaggiano fino a una distanza dalla fonte che va da 2,4 a quasi 4 metri, senza nemmeno tenere conto del vento. Morale: “Senza mascherine, la distanza sociale di 1-2 metri potrebbe non essere sufficiente per impedire alle particelle esalate da una persona di raggiungere qualcun altro”.
La missione degli autori del lavoro, pubblicato sulla rivista ‘Physics of Fluids’: indovinare per tempo le mosse di Sars-CoV-2. Conoscendo la sua velocità di crociera, le distanze che potrà percorrere, la sua resistenza a determinate condizioni ambientali, arrivare a predire con quante persone entrerà in ‘rotta di collisione’, come e quanto colpirà. E’ proprio studiando questa insolita materia che gli scienziati – tutti esperti di aerodinamica e fisica delle goccioline, dell’Uc San Diego Jacobs School of Engineering, dell’University of Toronto, dell’Indian Institute of Science – sono riusciti a mettere a punto un nuovo modello matematico che può essere usato per prevedere la diffusione precoce di Covid-19 ed è applicabile anche ad altri virus respiratori.
Il loro modello, nato per capire il ruolo dell’aerosol che si produce quando respiriamo, è il primo basato su un approccio che si usa per studiare le reazioni chimiche. Si chiama ‘teoria del tasso di collisione’: esamina i tassi di interazione e di collisione di una nuvola di goccioline espirata da una persona infetta con persone sane.
La strategia messa a punto dagli scienziati collega l’interazione umana su scala demografica con i risultati della fisica delle goccioline su micro-scala (quanto lontano e velocemente si diffondono le goccioline e quanto durano). “Alla base di una reazione chimica c’è che due molecole si stanno scontrando. La frequenza con cui si scontrano ti darà la velocità con cui procede la reazione – spiega uno degli autori, Abhishek Saha, professore di ingegneria meccanica all’University of California San Diego – Qui è esattamente lo stesso: la frequenza con cui le persone sane entrano in contatto con una nuvola di goccioline infette può essere una misura di quanto velocemente può diffondersi la malattia”.
“La fisica delle goccioline dipende in modo significativo dal tempo”, aggiunge Saha. “Se sei in un clima più freddo e umido, le goccioline da uno starnuto o di un colpo di tosse dureranno più a lungo e si diffonderanno più lontano che se ti trovi in un clima caldo e secco, dove evaporeranno più velocemente. Noi abbiamo incorporato questi parametri nel nostro modello di diffusione dell’infezione e non ci risulta che sia stato fatto in modelli precedenti, per quel che sappiamo”.
Fra gli aspetti che i ricercatori hanno scoperto c’è dunque l’effetto clima: a una temperatura di 35 gradi con 40% di umidità relativa, una gocciolina può spostarsi di quasi 2,5 metri. Ma, a 5 gradi e con l’80% di umidità, la distanza che è in grado di coprire sale a quota 3,6 metri. Anche la dimensione conta: le goccioline di 14-48 micron presentano un rischio maggiore perché impiegano più tempo a evaporare e percorrono distanze maggiori. Le goccioline più piccole rispetto a questa forbice evaporano in una frazione di secondo mentre le più grandi si depositano rapidamente sul terreno a causa del loro peso. Queste osservazioni, sottolineano gli autori, sono “un’ulteriore prova” dell’importanza di indossare le mascherine, in quanto “in grado di bloccare le particelle delle dimensioni più critiche”.
Per elaborare il loro modello gli scienziati hanno studiato una soluzione di acqua salata (la saliva è ricca di cloruro di sodio) in un levitatore a ultrasuoni. Il team sta lavorando per aumentare la versatilità del modello e superare alcuni limiti.
“Sono in corso anche una serie di esperimenti per studiare le goccioline respiratorie che si depositano sulle superfici comunemente toccate”, annuncia Saptarshi Basu, professore all’Indian Institute of Science e coautore dello studio. La speranza, concludono i ricercatori, è che un modello sempre più dettagliato possa contribuire a mirare al meglio le politiche di salute pubblica.