Tag Archives: 1960

Dafne e KLOE: alte energie in Italia

31 Ago

In questi mesi, diversi lettori mi hanno chiesto di cosa mi occupassi precisamente. Come abbiamo imparato a conoscere attraverso alcuni articoli specifici, la fisica delle alte energie e’ molto vasta, con diversi esperimenti sparsi per il mondo. Nel mio caso specifico, ho partecipato e partecipo tutt’ora a diversi progetti in Italia, in Svizzera e negli Stati Uniti. Per darvi un’idea piu’ precisa, vorrei in questo articolo parlarvi di uno di questi progetti, KLOE, al quale sono per motivi affettivi piu’ legato, e che si trova ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Perche’ sono affezionato a questo esperimento? Semplice, oltre a trovarsi nel paese in cui sono nato, cresciuto ed in cui tutt’ora vivo, proprio su questo esperimento ho iniziato la mia carriera di fisico nel 2003, prima con la tesi di laurea, poi con il dottorato di ricerca e su cui, ancora oggi, lavoro.

Prima di tutto, e’ necessario che vi dia qualche informazione aggiuntiva. Purtroppo, mentre tutti hanno sentito parlare di CERN e LHC, pochi sanno che anche in Italia si fanno studi importanti e molto sofisticati di fisica delle alte energie. I laboratori Nazionali di Frascati sono il piu’ grande laboratorio di Fisica delle alte energie dell’INFN. Sono stati fondati nel 1955 e proprio qui e’ nata la fisica degli acceleratori. Da un’intuizione di Bruno Touschek proprio a Frascati e’ stata realizzata AdA nel 1960. Cosa sarebbe Ada? Come sapete, nei moderni acceleratori quello che si fa e’ far girare fasci di particelle ad altissima energia per farli poi scontrare in un punto preciso. Da questo scontro, grazie alla relazione di Einstein E=mc^2, possiamo creare particelle diverse da studiare per comprendere importanti meccanismi della natura. Facendo aumentare l’energia, possiamo di volta in volta scoprire particelle nuove. Fino al 1960, quest’idea nemmeno esisteva. Grazie all’esperimento AdA, che sta per Anello di Accumulazione, venne dimostrato come fosse possibile impacchettare fasci di particelle, farle muovere su orbite circolari e poi farle scontrare in un punto deciso a priori. Grazie proprio ad AdA vennero compresi importanti effetti di fisica dei fasci, importanti ancora oggi, tra questi, ad esempio, il cosiddetto Effetto Touchek dovuto all’interazione delle particelle nello stesso pacchetto.

Dal punto di vista delle particelle, AdA non scopri’ nessuna particella nuova. Questo e’ naturale se vedete la foto:

AdA: anello di accumulazione

AdA: anello di accumulazione

L’esperimento aveva un diametro di poco superiore al metro ed un’energia bassissima. Nonostante questo, AdA apri’ la strada ai futuri acceleratori. Subito dopo AdA, sempre a Frascati, si inizio’ a studiare qualcosa di piu’ grande, un vero e proprio collissore si particelle che oltre a far circolare i fasci, potesse accelerarli e curvarli. Nel 1967 venne dunque innaugurato Adone, che sta appunto per Big-AdA. Eccovi una foto di Adone:

Adone ai Laboratori Nazionali di Frascati

Adone ai Laboratori Nazionali di Frascati

Si tratta di un anello vero e proprio, molto piu’ simile a quelli attuali, con un diametro inferiore ai 100 metri e che poteva raggiungere la folle energia per l’epoca di 3GeV, ottenuta facendo scontrare fasci di elettroni e positroni. Per fare un confronto, oggi LHC e’ stato progettato per avere un’energia di 14TeV, cioe’ 14000GeV. Adone e’ stato il primo acceleratore moderno della storia. Capite dunque che la fisica dei collissori e’ nata a Frascati, laboratorio con una grandissima tradizione in questo settore e che, ancora oggi, ricopre un ruolo importante nei laboratori di tutto il mondo.

Ora cosa si studia a Frascati? Oggi in questi laboratori ci sono tantissimi gruppi che si occupano di fisica nucleare, fisica delle alte energie, astrofisica, astroparticelle, fisica della materia, fisica medica. Tra questi settori, un ruolo fondamentale e’ ricorperto ancora oggi dala fisica degli acceleratori e dal progetto KLOE a Dafne.

Dafne, il collisore attualmente in funzione ai Laboratori di Frascati

Dafne, il collisore attualmente in funzione ai Laboratori di Frascati

Dafne e’ l’attuale collissore dei laboratori che ha preso i primi dati utili nel 2000. Si tratta di sistema costituito da due anelli, uno per elettroni ed uno per positroni, che vengono fatti scontrare ad un’energia di poco superiore ad 1GeV. Perche’ un’energia cosi’ bassa? Al contrario di LHC, che e’ un esperimento di scoperta, in cui dunque si deve raggiungere la massima energia possibile per creare nuove particelle, Dafne e’ una macchina di precisione. Questa categoria di anelli, lavorano ad un’energia ben precisa, calibrata per massimizzare la produzione di determinate particelle. Nel caso di Dafne, la macchina e’ una fabbrica di mesoni Phi, Phi-factory.

Di modello standard, materia strana, antimateria, ecc, abbiamo parlato in questi post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Due parole sull’antimateria

Antimateria sulla notra testa!

Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

La materia oscura

Cosa sarebbe invece la Phi? Detto molto semplicemente, si tratta di una risonanza, cioe’ uno stato legato tra due quark (uno strange ed un anti-strange), che vive un tempo brevissimo dopo di che decade in qualche altra cosa. Tra i possibili canali di decadimento, tra i piu’ probabili ci sono quelli in coppie di Kaoni. Attenzione, il discorso sembra complicato, ma non lo e’. In fisica, ogni particella ha il suo nome. I kaoni sono soltanto una famiglia di particelle in cui rientrano diversi elementi: K carichi, K neutri, K lunghi, K corti, ecc.

Bene, a Dafne si vogliono studiare questi Kaoni e per produrli e’ necessario avere una macchina in grado di creare tantissime Phi. Perche’?

In questo articolo:

E parliamo di questo Big Bang

abbiamo parlato del meccanismo del Big Bang, vedendo come in seguito a questa esplosione, si e’ verificato uno sbilancio tra materia ed antimateria, che ha portato alla scomparsa della seconda e alla formazione di un universo di materia. Se ben ricordate, abbiamo anche detto come, dal punto di vista teorico, questo meccanismo e’ teoricamente possibile supponendo che siano avvenute determinate condizioni, dette di Sacharov. Tra queste, vi e’ una violazione di CP, cioe’ proprio uno squilibrio tra materia ed antimateria che porta nei decadimenti a preferire stati finali piu’ ricchi di materia.

Cosa c’entrano i kaoni con la violazione di CP?

Nel 1974, decadimenti con violazione di CP venero osservati per la prima volta per un membro della famiglia dei Kaoni, il K long. Ad oggi, oltre che nei Kaoni, la violazione di CP e’ stata osservata anche nei mesoni B. Detto questo, capite bene l’importanza di questi studi. Comprendere a fondo la violazione di CP e le sue conseguenze, ci permette di capire meglio l’origine stessa dell’universo.

L’esperimento operante a Dafne e che studia proprio i decadimenti delle particelle e’ KLOE, un complesso sistema di rivelatori pensato per registrare ed osservare tutte le particelle che entrano nei vari decadimenti.

L'esperimento KLOE installato all'interno di Dafne

L’esperimento KLOE installato all’interno di Dafne

Attraverso i dati raccolti e’ possibile ricostruire l’intero evento e capire che tipologia di decadimento e’ avvenuto. Per fare questo sono necessari diversi rivelatori, ognuno specializzato per determinate particelle, pensati e realizzati in modo del tutto unico direttamente ai laboratori di Frascati.

Perche’ ancora oggi a distanza di anni KLOE e Dafne sono in funzione?

Vista la rarita’ dei decadimenti che si vogliono studiare, e’ necessario raccogliere un campione molto vasto di dati. Detto in altri termini, poiche’ la probabilita’ di avere il decadimento che cercate e’ molto bassa, dovete raccogliere un campione molto grande di Phi per poter avere la statistica necessaria a fare questi studi.

KLOE ha preso dati fino al 2006 raccogliendo un campione cospicuo di Phi. Oltre alla violazione di CP,  KLOE ha posto importanti limiti in tantissimi decadimenti, studiato la gravita’ quantistica, osservato per la prima volta decadimenti mai visti prima, ecc. Tutti risultati di prim’ordine che hanno dato lustro alla fisica delle alte energie in Italia.

Nel 2008 e’ stato poi pensato, sempre a Frascati, un nuovo meccanismo di collissione dei fasci che permetterebbe a KLOE di raggiungere “luminosita’” piu’ elevate, cioe’, modificando solo la zona di interazione dei fasci, si potrebbero accumulare molti piu’ dati a partita’ di tempo. Questa modifica e’ importantissima per un esperimento di precisione come KLOE che dunque potrebbe andare a studiare nuovi settori e migliorare notevolmente i canali gia’ studiati. Proprio per questo motivo, si e’ deciso di iniziare un nuovo periodo di presa dati per KLOE.

Cosa e’ successo tra il 2009 e il 2013?

In questo periodo di tempo, KLOE, costruito come detto un decennio prima, ha pensato di realizzare nuovi rivelatori da installare vicino alla zona di interazione, proprio per migliorare la sua sensibilita’ sfruttando idee nuove e le ultime migliorie pensate in questi anni. Questi nuovi dispositivi sono rivelatori molto complessi e compatti che hanno richiesto diversi anni prima di essere ottimizzati e realizzati. Prima di questa estate, i nuovi rivelatori sono stati installati con successo ed in questi giorni si sta lavorando per ottimizzare il tutto e prepararci alla nuova presa dati dell’esperimento KLOE, ora chiamato KLOE-2. L’accensione di tutto il sistema e’ prevista per il 9 settembre, giorno di inizio di una lunga presa dati che portera’ sicuramente a nuovi ed importanti studi.

Come potete capire, la fisica delle alte energie non e’ riservata al CERN. I fisici italiani, oltre ad avere ruoli importanti nei grandi laboratori del mondo, sono anche attivi nel nostro paese con esperimenti di precisione, importantissimi per capire come funziona il nostro universo.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

25 Mar

In tanti mi avete chiesto informazioni circa la scoperta del bosone di Higgs. Come sapete bene, negli ultimi mesi, molto si e’ parlato di questa probabile scoperta, dando ampio spazio su giornali e telegiornali al CERN, all’acceleratore LHC e agli esperimenti principali, Atlas e CMS, che hanno lavorato alla ricerca di questa particella.

La scoperta, ripeto probabile come vedremo in seguito, del bosone di Higgs e’ stata fondamentale per la fisica e per la nostra conoscenza della materia e, lasciatemelo dire, mi ha riempito di gioia avendo lavorato per circa quattro anni alla costruzione proprio dell’esperimento Atlas.

Quello che pero’ molti mi chiedono e’: si parla tanto di questo bosone di Higgs, tutti ne parlano dicendo che e’ “quello che spiega la massa delle particelle”, ma, in soldoni, di cosa si tratta? Perche’ spiegherebbe la massa delle particelle?

Purtroppo le domande sono ben poste, dal momento che spesso, girando per la rete, non si trovano risposte semplicissime a questi quesiti. Cerchiamo dunque, per quanto possibile, di rispondere a queste domande, mantenendo sempre un profilo divulgativo e accessibile a tutti.

Detto nel linguaggio della fisica, la spiegazione sarebbe piu’ o meno questa:

L’universo e’ permeato da un campo a spin zero, detto campo di Higgs, doppietto in SU(2) e con ipercarica U(1), ma privo di colore. I bosoni di gauge e i fermioni interagiscono con questo campo acquisendo massa.

Chiaro? Ovviamente no.

Cerchiamo di capirci qualcosa di piu’.

In questi post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Due parole sull’antimateria

Abbiamo parlato del “Modello Standard” delle particelle. Come visto, la materia ordinaria, anche se apparentemente sembrerebbe molto variegata, e’ in realta’ composta di pochi ingredienti fondamentali: i quark, i leptoni e i bosoni messaggeri. Niente di difficile, andiamo con ordine.

Le particelle del Modello Standard

Le particelle del Modello Standard

Protoni e neutroni, ad esempio, non sono particelle fondamentali, ma sono composti da 3 quark. Tra i leptoni, sicuramente il piu’ conosciuto e’ l’elettrone, quello che orbita intorno ai nuclei per formare gli atomi. E i bosoni messaggeri? In fisica esistono delle interazioni, chiamiamole anche forze, che sono: la forza gravitazionale, la forza elettromagnetica, la forza forte e la forza debole. La forza forte, ad esempio, che viene scambiata mediante gluoni, e’ quella che tiene insieme i quark nelle particelle. Il fotone invece e’ quello che trasporta la forza elettromagnetica, responsabile, in ultima analisi, delle interazioni chimiche e delle forze meccaniche che osserviamo tutti i giorni.

Bene, fin qui sembra tutto semplice. L’insieme di queste particelle forma il Modello Standard. Ci sono gli ingredienti per formare tutte le particelle ordinarie e ci sono i bosoni messaggeri che ci permettono di capire le forze che avvengono. Dunque? Con il Modello Standard abbiamo capito tutto? Assolutamente no.

Il Modello Standard funziona molto bene, ma presenta un problema molto importante. Nella trattazione vista, non e’ possibile inserire la massa delle particelle. Se non c’e’ la massa, non c’e’ peso. Se un pezzo di ferro e’ composto di atomi di ferro e se gli atomi di ferro sono fatti di elettroni, protoni e neutroni, le particelle “devono” avere massa.

Dunque? Basta inserire la massa nel modello standard. Facile a dirsi ma non a farsi. Se aggiungiamo a mano la massa nelle equazioni del modello standard, le equazioni non funzionano piu’. I fisici amano dire che l’invarianza di Gauge non e’ rispettata, ma e’ solo un modo complicato per spiegare che le equazioni non funzionano piu’.

Se non possiamo inserire la massa, e noi sappiamo che la massa c’e’ perche’ la testiamo tutti i giorni, il modello standard non puo’ essere utilizzato.

A risolvere il problema ci ha pensato Peter Higgs negli anni ’60. Ora la spiegazione di Higgs e’ quella che ho riportato sopra, ma cerchiamo di capirla in modo semplice. Supponiamo che effettivamente le particelle non abbiano massa. Hanno carica elettrica, spin, momento angolare, ma non hanno massa intrinseca. L’universo e’ pero’ permeato da un campo, vedetelo come una sorta di gelatina, che e’ ovunque. Quando le particelle passano attraverso questa gelatina, vengono frenate, ognuna in modo diverso. Proprio questo frenamento sarebbe responsabile della massa che le particelle acquisiscono.

Tradotto in equazioni, questo ragionamento, noto come “meccanismo di Higgs”, funzionerebbe benissimo e il modello standard sarebbe salvo. Perche’ dico funzionerebbe? Come facciamo a dimostrare che esiste il campo di Higgs?

Il campo di Higgs, se esiste, deve possedere un quanto, cioe’ un nuovo bosone la cui esistenza non era predetta nel modello standard, detto appunto “bosone di Higgs”. Detto proprio in termini semplici, riprendendo l’esempio del campo di Higgs come la gelatina di frenamento, questa gelatina ogni tanto si dovrebbe aggrumare formando una nuova particella, appunto il bosone di Higgs.

Dunque, se esiste il bosone di Higgs, allora esite il campo di Higgs e dunque possiamo spiegare la massa delle particelle.

Capite dunque l’importanza della ricerca di questa particella. La sua scoperta significherebbe un notevole passo avanti nella comprensione dell’infinitamente piccolo, cioe’ dei meccanismi che regolano l’esistenza e la combinazione di quei mattoncini fondamentali che formano la materia che conosciamo.

Oltre a questi punti, il bosone di Higgs e’ stato messo in relazione anche con la materia oscura di cui abbiamo parlato in questo post:

La materia oscura

In questo caso, la scoperta e lo studio di questa particella potrebbe portare notevoli passi avanti ad esempio nello studio delle WIMP, come visto uno dei candidati della materia oscura.

Dunque? Cosa e’ successo al CERN? E’ stato trovato o no questo bosone di Higgs?

In realta’ si e no. Nella prima conferenza stampa del CERN si parlava di evidenza di una particella che poteva essere il bosone di Higgs. In questo caso, le affermazioni non sono dovute al voler essere cauti dei fisici, semplicemente, l’evidenza statistica della particella non era ancora sufficiente per parlare di scoperta.

L’ultimo annuncio, solo di pochi giorni fa, ha invece confermato che si trattava proprio di “un” bosone di Higgs. Perche’ dico “un” bosone? In realta’, potrebbero esistere diverse tipologie di bosoni di Higgs. Ad oggi, quello trovato e’ sicuramente uno di questi, ma non sappiamo ancora se e’ proprio quello di cui stiamo parlando per il modello standard.

Anche se tutte le indicazioni fanno pensare di aver fatto centro, ci vorranno ancora diversi anni di presa dati per avere tutte le conferme e magari anche per evidenziare l’esistenza di altri bosoni di Higgs. Sicuramente, la scoperta di questa particella apre nuovi orizzonti nel campo della fisica delle particelle e prepara il campo per una nuova ricchissima stagione di misure e di scoperte.

Onde evitare commenti del tipo: “serviva spendere tutti questi soldi per una particella?”, vi segnalo due post molto interessanti proprio per rispondere a queste, lasciatemi dire lecite, domande:

Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

Perche’ la ricerca: economia

In realta’, LHC ed i suoi esperimenti, oltre a portare tantissime innovazioni tecnologiche che non possiamo ancora immaginare, sono state un importante volano per l’economia dei paesi europei. Investendo nel CERN, l’Italia, e soprattutto le nostre aziende, hanno avuto un ritorno economico molto elevato e sicuramente superiore a quanto investito.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Universo: foto da piccolo

24 Mar

In questi ultimi giorni, tutti i giornali, i telegiornali, i siti internet specializzati, sono stati invasi da articoli scientifici riguardanti le ultime scoperte fatte con il telescopio Planck. I dati di questo telescopio, gestito interamente dalla nostra Agenzia Spaziale Europea, hanno mostrato una foto dell’universo quando aveva solo 380000 anni. Ecco la foto che sicuramente vi sara’ capitato di vedere:

L'universo alla tenera eta' di 380000 anni

L’universo alla tenera eta’ di 380000 anni

Si parla anche di risultati sconvolgenti: l’universo e’ piu’ vecchio di quello che si pensava fino ad oggi. Inoltre, la radiazione cosmica di fondo presenta delle differenze tra i due emisferi oltre a mostrare una regione fredda piu’ estesa di quella che si pensava.

Fantastico, direi io, questi risultati mi hanno veramente impressionato. Ora pero’, la domanda che mi sono posto e’ molto semplice, anche su giornali nazionali, ho visto articoli che commentavano questa foto parlando di CMB, anisotropie, fase inflazionistica. In pochissimi pero’, si sono degnati di spiegare in modo semplice il significato di questi termini. Purtroppo, spesso vedo molti articoli che ripetono a pappagallo le notizie senza neanche chiedersi cosa significano quei termini che stanno riportando.

Cerchiamo, per quanto possibile, di provare a fare un po’ chiarezza spiegando in maniera completamente divulgativa cosa significa: radiazione cosmica di fondo, periodo inflazionistitico, ecc.

Andiamo con ordine. La foto da cui siamo partiti ritrae l’universo quando aveva 380000 anni ed in particolare mostra la mappa della radiazione cosmica di fondo.

Prima cosa, come facciamo a fare una foto dell’universo del passato? In questo caso la risposta e’ molto semplice e tutti noi siamo in grado di sperimentarla facilmente. Quando alziamo lo sguardo e vediamo il cielo stellato, in realta’ e’ come se stessimo facendo un viaggio nel tempo. Se guardiamo una stella distante 100 anni luce da noi, significa che quell’immagine che osserviamo ha impiegato 100 anni per giungere fino a noi. Dunque, quella che vediamo non e’ la stella oggi, bensi’ com’era 100 anni fa. Piu’ le stelle sono lontane, maggiore e’ il salto indietro che facciamo.

Bene, questo e’ il principio che stiamo usando. Quando mandiamo un telescopio in orbita, migliore e’ la sua ottica, piu’ lontano possiamo vedere e dunque, equivalentemente, piu’ indietro nel tempo possiamo andare.

Facciamo dunque un altro piccolo passo avanti. Planck sta osservando l’universo quando aveva solo 380000 anni tramite la CMB o radiazione cosmica a microonde. Cosa sarebbe questa CMB?

Partiamo dall’origine. La teoria accettata sull’origine dell’universo e’ che questo si sia espanso inizialmente da un big bang. Un plasma probabilmente formato da materia e antimateria ad un certo punto e’ esploso, l’antimateria e’ scomparsa lasciando il posto alla materia che ha iniziato ad espandersi e, di conseguenza, si e’ raffreddata. Bene, la CMB sarebbe un po’ come l’eco del big bang e, proprio per questo, e’ considerata una delle prove a sostegno dell’esplosione iniziale.

Come si e’ formata la radiazione di fondo? Soltanto 10^(-37) secondi dopo il big bang ci sarebbe stata una fase detta di inflazione in cui l’espansione dell’universo ha subito una rapida accelerazione. Dopo 10^(-6) secondi, l’universo era ancora costituito da un plasma molto caldo di  fotoni, elettroni e protoni, l’alta energia delle particelle faceva continuamente scontrare i fotoni con gli elettroni che dunque non potevano espandersi liberamente. Quando poi la temperatura dell’universo e’ scesa intorno ai 3000 gradi, elettroni e protoni hanno cominciato a combianrsi formando atomi di idrogeno e i fotoni hanno potuto fuoriuscire formando una radiazione piu’ o meno uniforme. Bene, questo e’ avvenuto, piu’ o meno, quando l’universo aveva gia’ 380000 anni.

Capiamo subito due cose: la foto da cui siamo partiti e’ dunque relativa a questo periodo, cioe’ quando la materia (elettroni e protoni) hanno potuto separarsi dalla radiazione (fotoni). Stando a questo meccanismo, capite anche perche’ sui giornali trovate che questa e’ la piu’ vecchia foto che potrebbe essere scattata. Prima di questo momento infatti, la radiazione non poteva fuoriuscire e non esisteva questo fondo di fotoni.

Bene, dopo la separazione tra materia e radiazione, l’universo ha continuato ad espandersi, dunque a raffreddarsi e quindi la temperatura della CMB e’ diminuita. A 380000 anni di eta’ dell’universo, la CMB aveva una temperatura di circa 3000 gradi, oggi la CMB e’ nota come fondo cosmico di microonde con una temperatura media di 2,7 gradi Kelvin. Per completezza, e’ detta di microonde perche’ oggi la temperatura della radiazione sposta lo spettro appunto su queste lunghezze d’onda.

Capite bene come l’evidenza della CMB, osservata per la prima volta nel 1964, sia stata una conferma proprio del modello del big bang sull’origine del nostro universo.

E’ interessante spendere due parole proprio sulla scoperta della CMB. L’esistenza di questa radiazione di fondo venne predetta per la prima volta nel 1948 da Gamow, Alpher e Herman ipotizzando una CMB a 5 Kelvin. Successivamente, questo valore venne piu’ volte corretto a seconda dei modelli che venivano utilizzati e dai nuovi calcoli fatti. Dapprima, a questa ipotesi non venne dato molto peso tra la comunita’ astronomica, fino a quando a partire dal 1960 l’ipotesi della CMB venne riproposta e messa in relazione con la teoria del Big Bang. Da questo momento, inizio’ una vera e propria corsa tra vari gruppi per cercare di individuare per primi la CMB.

Penzias e Wilson davanti all'antenna dei Bell Laboratories

Penzias e Wilson davanti all’antenna dei Bell Laboratories

Con grande sorpresa pero’ la CMB non venne individuata da nessuno di questi gruppi, tra cui i principali concorrenti erano gli Stati Uniti e la Russia, bensi’ da due ingegneri, Penzias e Wilson, con un radiotelescopio pensato per tutt’altre applicazioni. Nel 1965 infatti Penzias e Wilson stavano lavorando al loro radiotelescopio ai Bell Laboratories per lo studio della trasmissione dei segnali attraverso il satellite. Osservando i dati, i due si accorsero di un rumore di fondo a circa 3 Kelvin che non comprendenvano. Diversi tentativi furono fatti per eliminare quello che pensavano essere un rumore elettronico del telescopio. Solo per darvi un’idea, pensarono che questo fondo potesse essere dovuto al guano dei piccioni sull’antenna e per questo motivo salirono sull’antenna per ripulirla a fondo. Nonostante questo, il rumore di fondo rimaneva nei dati. Il punto di svolta si ebbe quando l’astronomo Dicke venne a conoscenza di questo “problema” dell’antenna di Penzias e Wilson e capi’ che in realta’ erano riusciti ad osservare per la prima volta la CMB. Celebre divenne la frase di Dicke quando apprese la notizia: “Boys, we’ve been scooped”, cioe’ “Ragazzi ci hanno rubato lo scoop”. Penzias e Wilson ricevettero il premio Nobel nel 1978 lasciando a bocca asciutta tutti gli astronomi intenti a cercare la CMB.

Da quanto detto, capite bene l’importanza di questa scoperta. La CMB e’ considerata una delle conferme sperimentali al modello del Big Bang e quindi sull’origine del nostro universo. Proprio questa connessione, rende la radiazione di fondo un importante strumento per capire quanto avvenuto dopo il Big Bang, cioe’ il perche’, raffreddandosi, l’universo ha formato aggreggati di materia come stelle e pianeti, lasciando uno spazio quasi vuoto a separazione.

Le osservazioni del telescopio Planck, e dunque ancora la foto da cui siamo partiti, hanno permesso di scoprire nuove importanti dinamiche del nostro universo.

Prima di tutto, la mappa della radiazione trovata mostra delle differenze, o meglio delle anisotropie. In particolare, i due emisferi presentano delle piccole differenze ed inoltre e’ stata individuata una regione piu’ fredda delle altre, anche detta “cold region”. Queste differenze furono osservate anche con la precedente missione WMAP della NASA, ma in questo caso si penso’ ad un’incertezza strumentale del telescopio. Nel caso di Plack, la tecnologia e le performance del telescopio confermano invece l’esistenza di regioni “diverse” rispetto alle altre.

Anche se puo’ sembrare insignificante, l’evidenza di queste regioni mette in dubbio uno dei capisaldi dell’astronomia, cioe’ che l’universo sia isotropo a grande distanza. Secondo i modelli attualmente utilizzati, a seguito dell’espansione, l’universo dovrebbe apparire isotropo, cioe’ “uniforme”, in qualsiasi direzione. Le differenze mostrate da Planck aprono dunque lo scenario a nuovi modelli cosmologici da validare. Notate come si parli di “grande distanza”, questo perche’ su scale minori esistono anisotropie appunto dovute alla presenza di stelle e pianeti.

Ci sono anche altri importanti risultati che Planck ha permesso di ottenere ma di cui si e’ parlato poco sui giornali. In primis, i dati misurati da Planck hanno permesso di ritoccare il valore della costante di Hubble. Questo parametro indica la velocita’ con cui le galassie si allontanano tra loro e dunque e’ di nuovo collegato all’espansione dell’universo. In particolare, il nuovo valore di questa costante ha permesso di modificare leggermente l’eta’ dell’universo portandola a 13,82 miliardi di anni, circa 100 milioni di anni di piu’ di quanto si pensava. Capite dunque perche’ su alcuni articoli si dice che l’universo e’ piu’ vecchio di quanto si pensava.

Inoltre, sempre grazie ai risultati di Planck e’ stato possibile ritoccare le percentuali di materia, materia oscura e energia oscura che formano il nostro universo. Come saprete, la materia barionica, cioe’ quella di cui siamo composti anche noi, e’ in realta’ l’ingrediente meno abbondante nel nostro universo. Solo il 4,9% del nostro universo e’ formato da materia ordinaria che conosciamo. Il 26,8% dell’universo e’ invece formato da “Materia Oscura”, qualcosa che sappiamo che esiste dal momento che ne vediamo gli effetti gravitazionali, ma che non siamo ancora stati in grado di indentificare. In questo senso, un notevole passo avanti potra’ essere fatto con le future missioni ma anche con gli acceleratori di particelle qui sulla terra.

Una considerazione, 4,9% di materia barionica, 26,8% di materia oscura e il resto? Il 68,3% del nostro universo, proprio l’ingrediente piu’ abbondante, e’ formato da quella che viene detta “Energia Oscura”. Questo misterioso contributo di cui non sappiamo ancora nulla si ritiene essere il responsabile proprio dell’espansione e dell’accelerazione dell’universo.

Da questa ultima considerazione, capite bene quanto ancora abbiamo da imparare. Non possiamo certo pensare di aver carpito i segreti dell’universo conoscendo solo il 5% di quello che lo compone. In tal senso, la ricerca deve andare avanti e chissa’ quante altre cose strabilinati sara’ in grado di mostrarci in futuro.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Marconi, Tesla e l’evidenza aliena

23 Gen

Nel precedente post:

Black Knight e segnali dallo spazio

abbiamo parlato del presunto satellite alieno Black Knight e dell’ipotesi complottista che vorrebbe una massiccia operazione di copertura per impedire la diffusione delle prove dell’esistenza di forme di vita extraterrestre gia’ vicine a noi.

Come visto, anche in questo caso, si tratta di una montatura mediatica, in cui vengono messi insieme diversi elementi, anche relativi a periodi storici diversi, creando appunto una storia apparentemente credibile, ma che cede ad un’analisi cronologica dei fatti.

Nel precedente post, abbiamo pero’ lasciato un punto in sospeso. Resta da chiarire e discutere se veramente durante i primi esperimenti di ricezione e trasmissione di onde radio, fossero stati trovati segnali inspiegabili dal punto di vista naturale e imputabili a forme di vita non terrestre.

Solo per completezza di informazione, in alcuni casi si parla non solo di evidenza di segnali alieni, ma addirittura che Tesla e Marconi fossero in stretto contatto con queste forme di vita e che proprio da queste comunicazioni abbiano ottenuto l’ispirazione per le formidabili innovazioni scientifiche pensate in quegli anni.

Tralasciando queste ipotesi fantasiose, concentriamoci invece sui segnali.

Di Tesla abbiamo gia’ parlato in due post precedenti:

Il Raggio della Morte

Il Raggio del Dolore

Come detto in questo caso, Tesla rappresenta da sempre una delle figure piu’ amate e citate nelle teorie complottiste. Le sue innovazioni hanno spinto, a volte anche per colpa della disinformazione o anche della censura subita dallo scienziato, ipotesi incredibili di invenzioni miracolose e ancora oggi non del tutto capite. Come detto in precedenza, stiamo parlando di un grande scienziato, non capito al tempo, ma la cui memoria viene solo sporcata ulteriormente e coperta di ridicolo attraverso queste idee complottiste.

Fatta questa doverosa premessa, veniamo al dunque, cioe’ ai segnali captati sotto forma di onde radio.

Storicamente, sembrerebbe che entrambi gli scienziati abbiano evidenziato segnali non spiegabili mediante le loro apparecchiature. E’ possibile che si tratti veramente di segnali alieni? Qual’e’ l’origine di questi messaggi?

Prima di saltare a facili conclusioni, vi invito a fare una riflessione. Storicamente, siamo intorno ai primi anni del 1900. Questo solo per inquadrare il contesto storico anche in base alle conoscenze scientifiche che si avevano al tempo.

Concentrandoci su Marconi, a riprova di quanto affermato, vi mostro un articolo del 1920 del New York Times in cui si parla proprio di questi misteriosi segnali e della ricerca dell’origine aliena proposta dallo stesso Marconi:

Articolo storico del New York Times che parla dei segnali alieni di Marconi

Articolo del 1920 del New York Times che parla dei segnali alieni di Marconi

Come vedete, non stiamo parlando di falsita’ storiche. L’articolo e’ reale e il nostro Marconi aveva veramente formulato l’ipotesi che potesse trattarsi di un segnale di origine aliena, o meglio non di origine terrestre, non conoscendo sorgenti possibili in grado di produrre oscillazioni di questo tipo.

Per capire l’origine di questi segnali, dobbiamo ripensare al contesto storico in cui siamo inseriti.

Al tempo, non si aveva una conoscenza come quella attuale delle onde elettromagnetiche, ma soprattutto si ignoravano molte sorgenti, anche di onde radio, presenti a terra e nello spazio.

La prima ipotesi semplice che possiamo fare e’ che i segnali fossero codici Morse trasmessi da un altro punto della Terra. Nel 1920, questa tecnologia era gia’ conosciuta ed utilizzata, ma si ignorava che segnali di questo tipo potessero viaggiare anche per lunghe distanze attraverso la nostra atmosfera. Solo nel 1926 venne infatti scoperta la ionosfera.

Una prova di questo, potrebbe essere, come riportato anche nell’articolo del NYT, il fatto che di questi segnali non ve ne fosse traccia negli esperimenti di Eiffel. Vista anche la tecnologia del tempo, non possiamo certo escludere che si potesse trattare di un rumore di fondo presente nelle apparecchiature elettriche utilizzate.

Se proprio vogliamo uscire dai confini della Terra, oggi come oggi, sappiamo che il nostro universo non e’ affatto muto dal punto di vista delle onde radio. Esistono tantissime famiglie di oggetti in grado di emettere onde radio a frequenza e potenze diverse. Per chi lo ignorasse, esiste proprio una branca dell’astronomia che si chiama radio-astronomia. In questo contesto, si esplora proprio l’universo scadagliando e cercando emettitori di onde radio. L’esempio piu’ semplice e che forse ricorderete tutti, giusto per rimanere in tema, e’ il radio telescopio protagonista del film Contact.

Vediamo quali possono essere le sorgenti di onde radio anche vicine a noi.

Prima tra tutte, dobbiamo sicuramente annoverare Giove. Questo pianeta ha una magnetosfera, cioe’ la zona in cui fa sentire l’effetto del suo campo magnetico,  molto estesa e la cui ampiezza puo’ superare l’orbita di Saturno. Effetto di questo forte campo magnetico sono le persistenti aurore che si formano sui poli di questo pianeta e, appunto, le intense emissioni radio emesse verso lo spazio. Si pensi che in base a queste caratteristiche, Giove viene spesso indicato anche come una debole radio-pulsar, proprio per indicare l’emissione di segnali di questo tipo.

Per quanto riguarda i segnali captati da Tesla, con molta probabilita’ si trattava di segnali emessi da nuvole interstellari o da giganti rosse e captate nel suo laboratorio di Colorado Springs. Secondo lo scienziato, si trattava invece di segnali provenienti da Marte, ipotesi questa mai verificata dal punto di vista scientifico, anche alla luce delle attuali conoscenze.

Anche il nostro Sole e’ una sorgente radio, ed in particolare e’ la piu’ potente per lunghezze d’onda inferiori al metro. Storicamente, la prima radio sorgente venne individuata e studiata nel 1932, dunque successivamente agli anni di cui stiamo parlando, dall’astronomo Karl Jansky.

Per essere precisi, moltissime classi di corpi emettono onde radio. Il buco nero al centro della galassia, i resti delle supernove, le radio pulsar, alcune galassie, ecc. Nel nostro universo e’ anche presente una sorta di rumore di fondo, noto come “fondo di microonde cosmico” o CMB, che altro non e’ che il residuo dell’esplosione del Big Bang.

Dunque, il fatto che Tesla e Marconi avessero captato dei segnali ignoti nei loro strumenti e’ una verita’ storica. Cio’ che invece non e’ veritiera e’ la spiegazione aliena di queste onde radio. Come visto nell’articolo, la ionosfera puo’ essere utilizzata, come in realta’ facciamo oggi, come una guida d’onda per trasmettere segnali a lunga distanza. Il nostro universo, ma anche solo tanti corpi che popolano il nostro Sistema Solare, sono stati poi successivamente scoperti come forti emettitori di segnali di questo tipo. Alla luce di questo, ma soprattutto a causa della non evidenza di segnali anomali in altre apparecchiature dello stesso periodo, possiamo facilmente affermare che l’origine di questi presunti segnali e’ da ricercarsi in una qualche sorgente, anche non nota al tempo. L’ipotesi sbagliata nasce ovviamente dalle limitate conoscenze astronomiche degli anni che stiamo analizzando alla luce della novita’ tecnologica proposta proprio dagli scienziati in questione.

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Black Knight e segnali dallo spazio

23 Gen

In questo articolo, torniamo di nuovo ad occuparci di complotti, ed in particolare, di quella materia che tanto intriga i complottisti, cioe’ gli extraterrestri.

Questa volta pero’, non vogliamo raccontare la solita storia di avvistamenti fatti a Terra e ripresi in qualche video trovato in rete. Vogliamo parlare di un avvistamento molto particolare e fatto direttamente nello spazio vicino alla Terra. Un satellite molto misterioso e da molti creduto di chiara origine aliena, il cosiddetto Black Knight, letteralmente “cavaliere oscuro”.

Di cosa si tratta? Per capirlo vi riporto la storia che trovate, piu’ o meno romanza ma a grandi linee concorde su vari siti.

Durante i primi esperimenti sulla trasmissione e ricezione di segnali radio, sia Tesla che Marconi riportano di aver trovato alcuni segnali regolari, a detta loro, provenienti dallo spazio. La regolarita’ di questi segnali sembrerebbe non essere compatibile con una qualche emissione terrestre, per cui entrambi parlano di segnali di origine extraterrestre. Il punto di partenza di questi segnali non trova un punto di accordo, c’e’ chi parla di Marte, chi di Giove, chi ancora di segnali emessi in prossimita’ della Terra e poi captati da queste prime rudimentali stazioni che si realizzavano. Per darvi un’idea, siamo intorno ai primi decenni del ‘900.

Questa storia rimase apparentemente, almeno a quanto si legge, insoluta fino al 1960, anno in cui venne scoperto in orbita intorno alla Terra un enorme satellite artificiale. Il satellite desto’ particolare interesse nelle due super potenze, gli Stati Uniti e la Russia, entrambe impegnate nella conquista dello spazio. Il motivo principale di questo interesse e’ che nessuno dei due aveva la tecnologia per mandare in orbita un satellite di tali dimensioni, ribattezzato poi Black Knight.

Successivamente alla prima osservazione, alcuni operatori raccontavano di ricevere strani segnali in codice Morse, provenienti proprio dallo spazio vicino alla Terra. La relazione tra questi segnali e l’appena scoperto Black Knight apparve subito evidente, cosi’ come la relazione con i suddetti segnali registrati a Terra alcuni anni prima durante gli esperimenti nella trasmissione di radioonde.

Di che messaggi si tratta?

Sempre seguendo la storia, alcuni operatori riuscirono a decifrare questo misterioso codice spaziale, trovando che in realta’ rappresentava una mappa. Piu’ precisamente, si trattava della mappa del cielo osservabile da Terra 13000 anni fa e che aveva come punto di arrivo il sistema solare di Izar, una stella doppia che si trova nella costellazione di Boote.

Dopo il 1960, in diverse occasioni si torno’ a parlare di Black Knight, e in diverse missioni si parlava dell’osservazione di questo misterioso satellite. Nel 1998, durante la missione STS-88, vennero finalmente scattate delle foto del Black Knight.

Eccovi le foto:

Le foto scattate durante la missione STS-88

Le foto scattate durante la missione STS-88. Fonte: Il Navigatore Curioso

Ora, queste foto sarebbero state prelevate dal sito della NASA, dove pero’ sarebbero state caricate per errore dal momento che sarebbero dovute rimanere segrete.

Nel 2011, si sarebbe corretto questo errore e addirittura le pagine che le contenevano sarebbero state cancellate dal sito della NASA. A riprova di questo, in rete trovate gli indirizzi web dove erano visualizzate le pagine, questo e’ un esempio:

Sito NASA, Black Knight

ma se provate ad andarci trovate che la pagina non esiste piu’. Questa sarebbe proprio la dimostrazione non solo dell’origine aliena del Black Knight, ma soprattutto del complotto in corso per nascondere questa evidenza alla popolazione.

La storia, come anticipato, a meno di sfumature romanzate, e’ questa. Ora, cerchiamo di analizzarla e capire meglio di cosa si tratta, se c’e’ un complotto sotto e soprattutto cosa c’e’ di vero sul misterioso satellite.

Partiamo proprio dalla fine delle storia e dalla prove fotografiche cancellate sul sito NASA.

Premessa, le foto sono reali e sono state veramente scattate durante la missione STS-88. Quello che pero’ molti siti dimenticano di dirvi e’ che non sono piu’ in quella pagina, perche’ sono state spostate. Spostate non significa “nascoste”. Durante un aggiornamento del database fotografico, molte foto di vecchie missioni sono state riordinate e sistemate per una migliore visualizzazione da parte dell’utente. Volete una prova di questo? Vi fornisco direttamente i link delle 6 immagini cercate, sempre sul dominio NASA, ed ora disponibili addirittura a diverse risoluzioni, senza modifiche a posteriori e sempre liberamente accessibili:

Black Knight, Foto 1

Black Knight, Foto 2

Black Knight, Foto 3

Black Knight, Foto 4

Black Knight, Foto 5

Black Knight, Foto 6

Eccovi un esempio per farvi vedere che si tratta delle stesse immagini riportate in precedenza:

Immagine del STS-88

Immagine del STS-88

Dunque? E’ gia’ caduta miseramente l’ipotesi complotto. Notiamo poi la descrizione dell’immagine presente sul sito della NASA. Sono classificate come “Space Debris“, cioe’ come “detriti spaziali”. Di cosa si tratta? Residui di lanci precedenti, pezzi di qualcosa destinati ad orbitare intorno alla Terra, ecc. Appunto “spazzatura cosmica”.

Domanda. Pero’ si parla del Black Kinght a partire dal 1960, di che detrito si tratterebbe?

La storia dei lanci di oggetti nello spazio comincia dal 1957 e guarda caso gia’ dal 1960 si parla di questo misterioso satellite. Le foto, quelle che abbiamo visto, sono arrivate solo nel 1998, quando erano stati fatti circa 3000 lanci di razzi, vettori, satelliti, ecc nello spazio. Questo particolare sembra molto curioso. Se il Black Knight fosse stato veramente osservato gia’ in molte missioni umane nello spazio, perche’ non esiste nemmeno una prova fotografica?

La risposta e’ molto semplice, la storia del Black Knight venne proposta, cosi’ come raccontata in questo post, nel libro “Disneyland of the God” del 1988. Proprio in questo testo vengono messe in relazione le osservazioni fatte da Marconi e Tesla con questo misterioso satellite e viene proposta la teoria del complotto per tenere nascosta l’evidenza di alieni intorno a noi.

Le foto viste, mai scomparse dal sito NASA, sono dunque del 1998 e relative a detriti spaziali. Sempre curiosando nel database fotografico, possiamo visualizzare altre foto di detriti spaziali, alcune anche precedenti a quelle viste.

Ecco una foto del 1990, scattata dalla missione STS-35, e sempre presente nel catalogo “space debris”:

Immagine scattata dalla missione STS-35

Immagine scattata dalla missione STS-35

Forse questa non e’ stata vista dai complottisti, altrimenti ci sarebbero addirittura due satelliti extraterrestri in orbita intorno alla Terra.

Come vedete, non c’e’ assolutamente nessun mistero intorno a questo presunto satellite alieno in orbita intorno alla Terra. Le foto non sono mai state caricate per errore, non sono mai state cancellate e sono sempre sul sito NASA liberamente accessibili a tutti.

La cronologia della storia raccontata ci fa capire come il complotto sia solo architettato e costruito mettendo insieme vari racconti, spesso citati in questi contesti: missioni spaziali, alieni, segnali radio, ecc. Dunque, i fatti raccontati sono solo un mix di questi ingredienti, perfettamente amalgamati tra loro, per avvolgere il tutto in un’aura di mistero.

Resta pero’ ancora da chiarire, cosa fossero, se di realta’ si parla, i segnali captati da Marconi e Tesla sotto forma di onde radio. Vista l’importanza di questi argomenti e della discussione scientifico-storica che ne possiamo fare, ho deciso di inserire un post dedicato che trovate qui:

Marconi, Tesla e l’evidenza aliena

 

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.