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Antimateria sulla nostra testa!

17 Gen

Proprio oggi, su diversi siti catastrofisti e pseudoscientifici, e’ apparsa la notizia che il telescopio della NASA Fermi avrebbe individuato la produzione di antimateria durante i temporali. Stando a quanto si legge in rete, durante un temporale, i forti campi elettrici che si possono creare, sono in grado di trasformare l’aria in un plasma e produrre, grazie alle alte energie in gioco, antimateria sotto forma di positroni.

Ovviamente, non mancano ipotesi catastrofiste che richiamano la pericolosita’ dell’antimateria, oltre a puntare il dito contro questa sorgente posta solo a pochi kilometri dalle nostre teste. Su alcuni siti si ipotizza anche che potrebbe trattarsi di una modifica indotta del clima attraverso l’antimateria prodotta in questo modo. Se ci pensate, il collegamento e’ sempre il solito, l’uomo modifica il clima creando tempeste di fortissima intensita’, e mediante queste tempesta innesca la produzione dell’antimateria in atmosfera che sicuramente qualche effetto potrebbe darlo anche a noi che siamo subito sotto.

Inutile dirvi che in tutto questo discorso, che ripeto potete trovare su molti siti, si fa una gran confusione su argomenti scientifici ben noti e gia’ oggetto di studi da diversi anni.

Cerchiamo di capire meglio.

Prima di tutto, mi dispiace deludere tutti i fan di “Angeli e Demoni”, ma in questo fenomeno non viene prodotta antimateria, nel senso di antiatomi, ma solo antiparticelle, ed in particolare positroni, cioe’ anti-elettroni. Molto spesso, nell’immaginario colletivo, colpa anche dei tanti film fantascientifici, l’antimateria e’ vista come un qualcosa di molto pericoloso e che potrebbe addirittura essere usata per far scomparire la Terra. Di questi concetti abbiamo gia’ parlato in questi post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Lotteria profetica 2012

Due parole sull’antimateria

Come sappiamo, le antiparticelle vengono prodotte tutti i giorni nei nostri laboratori di fisica delle alte energie. Molti degli acceleratori presenti nel mondo lavorano facendo scontrare fasci di particelle con fasci di antiparticelle. Se prima non eravate a conoscenza di questa produzione artificiale, non penso che ora possiate credere che produrre antiparticelle possa distruggere la Terra.

Premesso questo, torniamo alla scoperta fatta dal telescopio Fermi e cerchiamo di capire di cosa si tratta.

Durante un temporale, i forti campi elettrici che si generano possono accelerare gli elettroni presenti nell’atmosfera portandoli a velocita’ prossima a quella della luce. Durante il loro percorso, gli elettroni possono interagire con gli atomi dell’aria e perdere una parte della loro energia emettendo un fotone. Fin qui e’ semplice, la causa di tutto e’ l’elettrone che viene accelerato dal campo elettrico ed emette fotoni. Bene, questi fotoni, interagendo anche loro con i nuclei presenti in atmosfera, possono scomparire producendo una coppia elettrone-antielettrone. Questi effetti sono del tutto noti in fisica e non rappresentano assolutamente una novita’.

Rivediamo tutto il processo, elettrone dell’atmosfera, accelerato dal campo elettrico dovuto al temporale, produce un fotone. Il fotone decade formando una coppia elettrone-antielettrone. Su internet trovate una confusione enorme su questi processi in cascata. Spesso si confondono le particelle o i meccanismi descritti tirando fuori ipotesi completamente impossibili dal punto di vista fisico.

Dunque, abbiamo una coppia elettrone-antielettrone, quindi particelle e antiparticelle. Quello che e’ successo in Fermi, e da cui siamo partiti con la notizia iniziale, e’ che il telescopio ha osservato questi antielettroni, anche detti positroni, prodotti attraverso il meccanismo descritto. Per essere precisi, Fermi ha osservato l’annichilamento dei positroni nel telescopio.

Questo processo e’ ben descritto in questa rappresentazione che altro non e’ che una simulazione condotta proprio dalla NASA per comprendere il fenomeno alla base:

Produzione di un TGF. Fonte: NASA

Produzione di un TGF. Fonte: NASA

Ora, quello che in realta’ molti “dimenticano” di dire e’ che questo fenomeno non e’ stato osservato oggi da Fermi con grande stupore degli scienziati, ma e’ un processo che si conosceva e che anche questo telescopio aveva osservato a partire dal 2011.

Cerchiamo di capire meglio.

Questo genere di produzione di antielettroni avviene normalmente nello spazio in prossimita’ di buchi neri o di fenomeni di altissima energia cosmica. Nel 1994, qualche anno fa dunque, questo processo venne osservato per la prima volta nell’atmosfera terrestre, ad un’altezza tra 20 e 50Km, dalla NASA utilizzando il telescopio Compton. Il processo in atmosfera viene anche detto “Terrestrial Gamma Ray Flash”, TGF o TGRF.

Compton osservo ben 78 eventi di produzione di TGF nella nostra atmosfera durante tempeste tropicali.

Fermi ha gia’ osservato diversi TGF ed in piu’ ha scoperto che questi fenomeni possono avvenire anche a quote fino a 10Km. Dal momento che queste altezze comprendono i voli di linea, gia’ dal 2010 e’ stato formato un gruppo di ricerca congiunto tra INAF, ASI e ENAC, l’ente per la sicurezza in volo, per determinare gli eventuali rischi, sempre che sussistano, per i passeggeri dei voli di linea. Al momento, non e’ emersa nessuna pericolosita’ dei TGF.

Prima di chiudere, spendiamo due parole sul protagonista di questa notizia, cioe’ il telescopio Fermi.

Il telescopio e’ stato lanciato l’11 giugno 2008 e chiamato inizialmente GLAST, Telescopio Spaziale a Grande Area per Raggi gamma, e successivamente, il 26 Agosto 2008, ribattezzato Fermi Gamma Ray Space Telescope, in onore del nostro Enrico Fermi.

Raffigurazione del telescopio Fermi-GLAST in orbita

Raffigurazione del telescopio Fermi-GLAST in orbita

Questo telescopio ha la particolarita’ di essere dedicato all’osservazione dei raggi gamma, cioe’ ai fotoni di alta energia. L’osservazione di queste particelle e’ molto importante per l’identificazione di sorgenti gamma nella nostra galassia e fuori di questa, per lo studio dei cosiddetti Nuclei Galattici Attivi, per l’individuazione di Pulsar e resti di Supernove e per lo studio dei Gamma Ray burst, cioe’ l’emissione di raggi gamma da sorgenti energetiche, come descritto in precedenza.

Inoltre, lo studio dei fotoni nello spazio, puo’ aiutare nell’identificazione della materia oscura e per cercare di capire la natura di questa importante componente del nostro universo. Anche di materia oscura abbiamo parlato nei post riportati in precedenza dal momento che molto spesso anche questa viene chiamata in causa con assurdita’ scientifiche.

L’oosservazione dei TGF in Fermi e’ avvenuta proprio mentre il telescopio era interno a studiare l’universo lontano. I raggi gamma emessi da questo meccanismo raggiungono comunque i sensibili strumenti di Fermi che dunque e’ in grado di rivelarli con estrema precisione.

Concludendo, non c’e’ assolutamente nulla di allarmante nella scoperta della produzione di antiparticelle nell’atmosfera. Come visto, si tratta di un meccanismo ben compreso e che era gia’ conosciuto nella fisica. Per essere precisi, Fermi non ha assolutamente scoperto in questi giorni il fenomeno dei TGF, ma la loro prima osservazione risale al 1994 grazie al telescopio Compton. Fermi ha il pregio di poter studiare questi eventi con una risoluzione ed una precisione mai raggiunta prima ed inoltre, grazie proprio ai suoi strumenti, e’ stato possibile individuare questi fenomeni in strati piu’ bassi della nostra atmosfera, dove non si pensava potessero avvenire.

Anche in questo caso, l’informazione sulla rete presenta molti tratti catastrofisti del tutto ingiustificati, oltre ovviamente ad una sana componente di imprecisioni scientifiche a cui ormai dovremmo essere abituati.

 

 

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

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Missile vicino al Sole?

17 Nov

In questi giorni, su diversi siti internet, si sta discutendo circa un’immagine veramente molto particolare in cui sembrerebbe esserci uno strano oggetto, dalla forma simile ad un missile, in prossimita’ del Sole.

Prima di continuare, vi mostro la foto in questione:

Immagine da Helioviewer con lo strano oggetto vicino al Sole

La domanda che tutti si stanno facendo e’: cosa potrebbe essere?

Per poter rispondere, dobbiamo analizzare bene l’immagine.

Come potete leggere in basso, lo screenshot e’ stato catturato utilizzando il servizio “helioviewer”. Approfittiamo di questa notizia, per spiegare il funzionamento di questo utilissimo sito.

Trovate helioviewer al seguente indirizzo:

Helioviewer

Dalla pagina iniziale, potete visualizzare immagini del Sole impostando la data e l’ora esatta che vi interessa. C’e’ anche la possibilita’ di trasformare le immagini in video o semplicemente di salvare degli screenshot.

La potenza del servizio e’ la possibilita’ di selezionare la visualizzazione sfruttando diversi telescopi in orbita, tra cui SOHO, PROBA-2,  STEREO-A, STEREO-B e SDO. Inoltre, per le singole sonde, e’ possibile scegliere tra i diversi strumenti, visualizzando il Sole anche a diverse lunghezze d’onda. Questo ci consente di osservare emissioni di massa coronale, variazioni sul disco del Sole o anche di contare le macchie solari presenti sulla superficie.

Immagine ingrandita dell’oggetto

 

Premesso questo, torniamo alla nostra immagine iniziale.

Per prima cosa, vediamo che lo screenshot riporta la data e l’ora esatta a cui la situazione si riferisce. Impostando su helioviewer i dati trovati e impostando la sonda PROBA-2, troviamo esattamente lo stesso risultato.

Questo ci dimostra che la foto e’ reale e non siamo di fronte ad un falso.

Utilizzando i pulsanti di navigazione a lato, possiamo cercare di ingrandire lo strano oggetto, come mostrato nell’immagine riportata. La forma assomiglia molto ad un missile. Quello che resta da capire e’ di cosa si tratta e se veramente l’oggetto e’ presente vicino al Sole.

Prima di tutto, per capire se effettivamente si tratta di un oggetto reale, vediamo se e’ in movimento. Utilizzando i pulsanti di navigazione e modificando l’intervallo di tempo tra le immagini, vedete che l’oggetto appare improvvisamente alle ore 07.10.09, e rimane fermo esattamente nella stessa posizione fino alle 07.12.18. In questo preciso istante il missile riscompare improvvisamente.

Prima considerazione. Se fosse una cometa o un altro corpo che si schianta sul Sole, dovremmo vederlo arrivare e muoversi. Il fatto che appaia improvvisamente e resti fermo in quella posizione, ci fa pensare ad un difetto dell’immagine.

Di difetti delle immagini, ad esempio nei presunti avvistamenti UFO, ne abbiamo parlato in questo post:

Lens Flare e avvistamenti UFO

Prima pero’ di arrivare a questa conclusione, facciamo qualche altra considerazione.

Se l’oggetto fosse reale, che dimensioni avrebbe? Possiamo sempre sfruttare le immagini per confrontare le dimensioni dell’oggetto con quelle del Sole. Da una breve misurazione a spanne, sapendo che il diametro del Sole e’ di 1.4 milioni di kilometri, il presunto missile sarebbe lungo circa 100000 kilometri, cioe’ almeno 8 volte il diametro della Terra. Diciamo che per essere qualcosa di reale sarebbe veramente troppo grande.

Ulteriore verifica a sostegno del difetto dell’immagine, viene proprio dalle altre sonde disponibili su helioviewer. Nelle immagini visualizzate, stiamo utilizzando la sonda PROBA2 ed in particolare il telescopio SWAP. Questo acronimo indica un telescopio sull’ultravioletto che utilizza la tecnologia a pixel attivi. Se l’oggetto in esame fosse reale, dovrebbe essere visibile anche per le altre sonde che abbiamo a disposizione. In particolare, se anche l’oggetto emettesse solo nell’ultravioletto, abbiamo telescopi come l’EUVI disponibili sulle sonde STEREO.

Come potete facilmente verificare, se visualizzate nello stesso istante, la stessa porzione di spazio, cambiando telescopio a disposizione, in nessun caso potete visualizzare questo corpo anomalo.

Questo controllo incrociato, ci fornisce dunque la conferma che quello che stiamo vedendo e’ solo un difetto dell’immagine catturata dal telescopio SWAP.

Solo per completezza, perche’ ci dovrebbero essere difetti di immagine? Per maggiori informazioni sulla missione PROBA2 dell’ESA, potete visitare la pagina:

ESA PROBA

Active Pixel Sensors in tecnologia CMOS

Come anticipato, lo SWAP utilizza pixel attivi. Questi altro non sono che matrici di fotodiodi direttamente connessi con un amplificatore. La stessa tecnologia e’ anche utilizzata nelle fotocamere digitali degli smartphone al posto delle CCD.

Questa tecnologia e’ attualmente in studio per la visualizzazione spaziale, e la missione PROBA e’ proprio atta a dimostrare la possibilita’ di utilizzare APS fornendo strumentazione a costo inferiore.

Uno dei difetti della tecnologia a pixel e’ il cosiddetto “hot pixel”, cioe’ una zona ristretta del sensore che, per cause elettriche o ottiche, fornisce un segnale molto elevato, dunque apparendo molto piu’ chiaro degli altri. A questo, si deve poi aggiungere il cosiddetto “crosstalk” tra i pixel, cioe’ il trasferimento di parte del segnale da un pixel a quelli immediatamente vicini.

La commistione di questi due effetti puo’ creare effetti simili a quelli che abbiamo visto nell’immagine in esame. Molto probabilmente uno o piu’ pixel si sono portati ad un livello elettrico elevato e questi segnali si sono trasferiti ai pixel vicini giustificando anche l’effetto sfumato che vediamo intorno al presunto oggetto. I tempi necessari affinche’ i pixel ritornino in uno stato normale, puo’ essere anche di qualche minuto, come nel caso in questione, dove l’immagine e’ tornata normale in un paio di minuti.

Concludendo, il presunto missile che compare nell’immagine catturata da PROBA non e’ assolutamente un oggetto reale. Nel nostro caso, non ci siamo nascosti dietro la tipica frase “e’ un difetto dell’immagine” senza argomentare, ma siamo andati proprio nei dettagli costruttivi del telescopio. Studiando i dati e la costruzione dello SWAP abbiamo capito che l’effetto molto probabilmente potrebbe essere dovuto ad un problema elettrico nella matrice dei pixel utilizzati. Abbiamo inoltre visto che lo strano oggetto non compare in nessuna immagine catturata  dalle altre sonde.

Nascondersi dietro alla frase “e’ tutto falso” e’ del tutto equivalente a credere a qualsiasi spiegazione ci venga data su internet. Per poter smentire o confermare una notizia, e’ sempre necessario ragionarci sopra e fare considerazioni. Non fermatevi alle apparenze, cercate sempre di farvi domande e cercare autonomamente le risposte.

Per analizzare a fondo tutte le profezie del 2012, non perdete in libreria Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.