Tag Archives: alfa

La stella in laboratorio

3 Ott

Attraverso le pagine del forum di Psicosi 2012:

Psicosi 2012, forum

mi e’ stato segnalato un articolo molto interessante. Perche’ lo definisco in questo modo? Semplice, l’articolo e’ talmente assurdo che merita di essere presentato qui sul blog.

Come diceva un proverbio: “Dagli amici mi guardi Dio perche’ da nemici mi guardo io”. Cosa significa? Mentre siamo guardinghi nei confronti dei nostri nemici,  ci sentiamo tranquilli verso gli amici. A volte questo puo’ creare la condizione per poter essere, come si dice, accoltellati alle spalle.

Cosa voglio dire con queste parole? Mentre ormai abbiamo capito bene quali sono i siti complottisti e catastrofisti e, almeno spero, abbiamo imparato a leggerli con occhio attento e guardingo, a volte quelli che dovrebbero essere siti seri e scientifici si lasciano prendere un po’ troppo la mano.

Questo e’ purtroppo il caso di una notiizia apparsa su ben due noti giornali online nazionali che, copiandosi spudoratamente tra di loro, hanno finito per sparare cavolate veramente fuori dalla grazia del Signore.

Prima di tuttto, vi segnalo gli articoli in questione:

Articolo 1

Articolo 2

Potete anche leggerne uno solo, tanto le parole utilizzate sono le stesse, ergo, non so chi dei due, ha fatto copia/incolla.

Avete letto bene? I ricercatori dell’istituto americano NIF, stanno per accendere una stella in laboratorio. Una stella? Proprio cosi’ dicono gli articoli. Si tratta di un esperimento di fusione in cui sono stati utilizzati laser con una potenza di 500 Tera Watt, 500 mila miliardi di watt di potenza. Come recita l’articolo, questa potenza e’ pari a 1000 volte quella che gli Stati Uniti stanno consumando in quel momento.

Signori, scusate le sfogo, ma questa e’ disinformazione scientifica sulle pagine di giornali nazionali che pretendono di avere una sezione di scienze! Poi, non ci sorprendiamo quando le persone pensano che al CERN si creeranno buchi neri che distruggeranno la Terra. Dall’altra parte dell’oceano stanno creando una stella in laboratorio.

Finito il mio piccolo sfogo personale, vorrei passare a commentare questa notizia. Al contrario di quanto fatto sui giornali citati, per poter capire questa notizia, e’ necessario capire bene il campo in cui ci andiamo a muovere, cioe’ la fusione nucleare.

Cercando di mantenere un approccio semplice e divulgativo, tutti conoscono le centrali nucleari per la produzione di energia elettrica. Questi reattori funzionano attraverso la fissione nucleare, cioe’ la scissione di un nucleo pesante, il combustibile, in nuclei piu’ leggeri. Questo processo, oltre ai due nuclei figli, produce un eccesso di energia. Il processo si dice dunque esoenergetico perche’ rilascia energia.

Detto in modo molto improprio, il processo inverso a quello di fissione nucleare e’ quello di fusione. In questo caso, si prendono due nuclei leggeri per fonderli insieme e formare un nucleo piu’ pesante. Questo processo e’ conveniente solo per nuclei molto leggeri, in linea di principio fino al ferro. Come viene fatto il processo? Quelli che dovete avvicinare sono degli atomi. Come sapete, nel nucleo sono presenti protoni con carica positiva. Avvicinando tra loro due cariche di segno uguale, queste si respingono tra loro con una forza che aumenta al diminuire della distanza. Sotto una certa distanza pero’, la forza coulombiana repulsiva, cioe’ quella tra cariche elettriche, diviene piu’ piccola della cosiddetta forza nucleare forte. Questa interazione e’ molto intensa, ma solo a distanze molto piccole. Detto in altri termini, dovete comprimere molto i nuclei tra loro, fino ad arrivare al punto in cui questi si attirano grazie alla forza forte.

Questa caratteristica rende il processo di fusione nucleare molto difficile da realizzare o meglio, molto difficile da sfruttare. Come anticipato, si tratta di un processo che rilascia energia. Per poter comprimere i nuclei tra loro dovete pero’ spendere un certo quantitativo di energia in qualche forma. Bene, per poter sfruttare questo processo, o meglio per guadagnarci, dovete fare in modo che l’energia spesa per attivare il processo, quella di compressione, sia minore di quella che poi viene rilasciata dai nuclei che si fondono.

Una delle possibili e piu’ studiate reazioni di fusione nucleare e’ quella del deuterio con il trizio:

D + T → 4He (3,5 MeV) + n (14,1 MeV)

In questa reazione i due reagenti, che altro non sono che isotopi piu’ pesanti dell’idrogeno, vengono fusi per formare un nucleo di elio, detto anche particella alfa, liberando anche un neutrone di una certa energia.

Vedete bene il processo. Indipendentemente da quello che ognuno di noi pensa delle centrali nucleari a fissione, il processo di fusione risolve automaticamente il problema delle scorie. In questo caso, non abbiamo sottoprodotti radioattivi a lunga vita media. Proprio per questo motivo, la costruzione di centrali di questo tipo e’ vista come la chimera della fisica nucleare e da diversi anni sono in corso ricerche per cercare di rendere il processo di fusione conveniente dal punto di vista energetico.

Il punto cruciale di questi studi e’ ovviamente come innescare il processo, cioe’ come far avvicinare tra loro i nuclei per far partire la fusione. Il caso visto negli articoli da cui siamo partiti e’ il cosiddetto confinamento inerziale ad ignizione laser. Detto in parole semplici, si utilizzano fasci laser per riscaldare e comprimere i nuclei e far partire la fusione.

Bene, a questo punto siamo in grado di rileggere gli articoli e di capire veramente quello che e’ successo nei laboratori del NIF.

Il laboratorio in questione utilizza 192 fasci laser per riscaldare e comprimere un sferetta di deuterio-trizio. Il numero elevato di laser serve prima di tutto per avere l’energia necessaria ma anche per poter riscaldare uniformemente la sfera di combustibile. Ovviamente, non serve irradiare continuamente il composto, ma e’ necessario che in un tempo molto breve l’energia arrivi tutta insieme sul campione. Quindi, proprio per questo si utilizzano fasci impulsati, cioe’ raggi molto intensi ma molto brevi nel tempo. Questo spiega l’enorme potenza in gioco. Data un’energia del fascio, tanto piu’ corto e’ il raggio, maggiore sara’ la potenza in gioco. Esattamente come in fisica definite la potenza come il rapporto tra lavoro e tempo per compierlo. Capite dunque da dove viene fuori quel valore enorme di 500 terawatt di potenza. Secondo voi, se fosse necessario avere 1000 volte la potenza che gli USA stanno consumando in quell’istante, chi sarebbe in grado di alimentare i laser? Nella migliore delle ipotesi, acceso il sistema salterebbe la corrente a tutti gli Stati Uniti. Direi che quanto affermato e’ quantomeno azzardato e dimostra la totale non conoscenza di quello che si sta raccontando.

Poi, cosa dice l’articolo? A questo punto, il sistema implode e si accende una stella.

Capiamo bene, perche’ implode? Lo schema semplificato del processo di fusione che avviene e’ questo:

Il meccanismo di ignizione laser per la fusione nucleare

Il meccanismo di ignizione laser per la fusione nucleare

Per compressione interna, si ha un implosione cioe’ un collassamento dei nuclei verso l’interno. Da come viene raccontato nell’articolo, sembra che ci sia una deflagrazione in laboratorio.

Poi si accende una stella ….

Perche’? Anche qui, si tratta di un’assurdita’ letta scopiazzando in giro. Il processo di fusione e’ quello grazie alla quale, ad esempio, le stelle producono la loro energia. Il nostro sole “funziona” grazie alla fusione degli atomi di idrogeno in elio. Quando si parla di processo vitale del sole e di passaggio allo stadio successivo, ci si riferisce proprio al momento in cui il combustibile finira’. Inoltre, se si vede la pagina Wikipedia dedicata al NIF:

Wikipedia, NIF

si legge una frase molto importante:

Oltre allo studio della fusione nucleare in campo energetico, al NIF si studieranno anche i segreti delle stelle; infatti quello che si sta tentando di fare è riprodurre il fenomeno della fusione dell’idrogeno che avviene sul Sole e su tutte le altre stelle.

Ecco da dove e’ nata l’idea che in laboratorio venga “accesa una stella”. Come vedete, l’autore dell’articolo ha provato a documentarsi sulla rete, ma non ha capito proprio il senso della frase riportata.

A questo punto, credo che l’assurdita’ di tali articoli sia evidente a tutti.

Tornando di nuovo a cose serie, perche’ e’ stata data questa notizia? Il motivo principale, e molto importante, e’ che, per la prima volta, e’ stato raggiunto il pareggio energetico. Cosa significa? Per la prima volta, si e’ riusciti ad ottenere la stessa quantita’ di energia che e’ stata necessaria per attivare il processo. Se prima l’energia per accendere la reazione era molto maggiore di quella che poi veniva prodotta, ora siamo in pareggio. Si tratta di un risultato molto importante, che dimostra i notevoli passi avanti fatti in questo campo. Certo, e’ vero che al momento non stiamo guadagnando nulla, ma prima, con lo stesso processo, ci rimettevamo tantissimo. Diciamo che il trend e’ dunque molto positivo.

Ovviamente, allo stato attuale, siamo ancora in un campo pioneristico. Magari, andando avanti, ci potremmo accorgere che si sono dei limiti alla produzione di energia che non siamo in grado di superare. Speriamo questo non avvenga e si riesca, in tempi rapidi, a spostare il bilancio energetico a nostro favore. Come detto prima, questa e’ la condizione per poter sperare nella realizzazione di centrali nucleari a fusione per la produzione di energia.

 

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

Annunci

E se domani sorgessero due soli?

18 Dic

Il titolo la dice lunga, una delle ipotesi catastrofiste, molto proposta in rete in queste ultime ore, e’ proprio il sorgere di due Soli il 21 Dicembre 2012.

Al contrario di molte altre profezie di cui abbiamo parlato, questa non e’ un’ipotesi del tutto campata in aria, ma che merita un approfondimento attento.

Anche se molti di voi avranno subito pensato a Nibiru, non ci stiamo affatto riferendo a questo fantomatico decimo pianeta del Sistema Solare, di cui abbiamo parlato, smentendo la sua esistenza, in diversi post:

Asteroide Nibiru: considerazioni scientifiche

Finalmente le foto di Nibiru

La NASA torna a parlare di Nibiru

Evidenze di un decimo pianeta?

Nibiru e la deviazione delle Pioneer

Nibiru e’ monitorato dall’osservatorio di Arecibo?

Storia astronomica di Nibiru

Secondo le ipotesi, il secondo Sole in cielo sarebbe invece la stella Betelgeuse.

Cerchiamo di andare con ordine.

Betelgeuse e’ la seconda stella piu’ luminosa nella costellazione di Orione e distante, secondo gli ultimi calcoli, circa 640 anni luce dalla Terra. Per i non esperti vi ricordo che l’anno luce e’ soltanto un modo astronomico di misurare le distanze e che corrisponde alla distanza percorsa dalla luce in un anno. Dunque, sapendo che la luce si muove nel vuoto ad una velocita’ di 300000 Km/s, l’anno luce corrisponde ad una distanza di circa 10^13 Km, cioe’ 10000 miliardi di kilometri. Perche’ si usa l’anno luce? Semplicemente perche’ e’ piu’ pratico parlare di qualche anno luce, piuttosto che dire ogni volta milioni di miliardi di kilometri.

Betelgeuse e’ facilmente identificabile nel cielo stellato, cosi’ come l’intera costellazione di Orione, che, essendo posizionata vicino all’equatore celeste, risulta visibile da quasi ogni parte del mondo.

Ecco una foto delle costellazione di Orione, in cui la luce delle stelle formanti la figura e’ stata amplificata per renderla meglio visibile:

Foto di Orione amplificata con l'indicazione di Betelgeuse

Foto di Orione amplificata con l’indicazione di Betelgeuse

La stella indicata dalla freccia e’ proprio Betelgeuse.

Ora, veniamo alla profezia del 21 Dicembre. Betelgeuse e’ da sempre in quella posizione, perche’ mai il 21 Dicembre dovrebbe cambiare qualcosa e quella stella dovrebbe apparire come un secondo Sole?

La risposta che trovate online e’ molto semplice, perche’ Betelgeuse potrebbe esplodere in una supernova espandendo nell’universo la maggior parte della materia che la costituisce e apparire dunque come un oggetto molto luminoso.

La spiegazione sembra molto semplice, ma in realta’ per poterla comprendere a pieno e per capire se realmente esiste questa possibilita’, si devono introdurre dei concetti di scienza, e di astronomia in particolare, non troppo difficili ma che devono essere seguiti attentamente.

Cerchiamo di analizzare queste ipotesi, mantenendo sempre un approccio molto divulgativo e accessibile a tutti.

Come forse molti di voi gia’ sanno, le stelle non sono sempre costanti nel tempo, ma hanno un loro ciclo vitale. A cosa e’ dovuto il loro ciclo? Una stella funziona come una centrale a fusione nucleare. Al suo interno, gli elementi vengono fusi per formare atomi piu’ pesanti e in questo processo viene emessa energia. Questo e’ anche il processo grazie al quale viene prodotta luce, che poi altro non e’ che l’emissione verso l’esterno di questa energia.

Ora, immaginiamo la stella come un serbatoio di atomi. Man mano che li fondiamo, ne avremo sempre di meno a disposizione. Il paragone piu’ semplice e’ quello di una qualsiasi automobile. Quando la benzina finisce, la macchina si ferma. Analogamente, quando il combustibile nucleare si esaursisce, la stella si trasforma evolvendosi in qualcos’altro.

In realta’, il processo e’ solo leggermente piu’ complicato, dal momento che il combustibile primario e’ l’idrogeno che viene fuso per formare elio che a sua volta viene fuso per formare atomi piu’ pesanti, via via fino ad arrivare al Ferro che e’ un elemento stabile che non puo’ essere bruciato per fusione nucleare. Ma non preoccupiamoci di questo. Quello che ci interessa in questo contesto e’ capire di che morte muore una stella.

Dunque, siamo arrivati a capire che una stella avra’ un tempo di vita limitato dal combustibile a disposizione. Al termine di questo ciclo vitale, l’evoluzione allo stadio successivo non e’ univoca, ma dipende da alcuni parametri, primo tra tutti la massa della stella stessa. In astronomia, le stelle vengono ad esempio catalogate in base alla loro massa rispetto al nostro Sole. In questo contesto, a volte trovate scritto “e’ una stella di 10 masse solari”, o “di 0.1 masse solari” e cosi’ via.

Come anticipato, in base alla massa della stella, l’evoluzione naturale del ciclo vitale puo’ essere diverso da caso a caso. Betelgeuse e’ una stella di massa pari a circa 15-20 volte quella del nostro Sole ed e’ in uno stadio della sua evoluzione chiamato di “supergigante rossa”. Si tratta di uno stadio abbastanza avanzato del suo ciclo vitale, e presenta fluttuzioni di luminosita’ che fanno pensare che sia prossima a passare al gradino successivo della sua evoluzione.

Fin qui tutto bene. Betelgeuse e’ una supergigante rossa e potrebbe passare allo stadio successivo.

Qual’e’ questo stadio?

Le stelle di massa come Betelgeuse, al termine del loro ciclo vitale esplodono formando una brillantissima Supernova di tipo II. Anche qui andiamo con ordine. Una supernova e’ un’esplosione stellare, estremamente energetica, che costituisce uno stadio finale per stelle molto massive.

Cosa significa invece di tipo II? Semplicemente che l’esplosione si genera dal collasso interno di una stella con massa superiore a 9-10 volte quella del nostro Sole, come nel caso dunque di Betelgeuse. Durante il collasso in supernova, quasi tutta la materia contenuta all’interno della stella viene letteralmente “sparata” nello spazio circostante con emissione elevata di energia e dunque con luminosita’ molto elevate.

Come apparirebbe Betelgeuse se esplodesse in una supernova di tipo II? Come potete capire facilmente, la sua luminosita’ sarebbe molto elevata il che la renderebbe visibile tranquillamente anche ad occhio nudo ed anche in pieno giorno. Vi riporto una immagine ricostruita che mostra come apparirebbe Betelgeuse, all’interno di Orione, dopo il collasso:

Betelgeuse_supernova

Questo ci fa capire molto bene perche’ si parla di un secondo Sole.

Ora, la cosa piu’ importante da capire e’: ci sono possibilita’ che Betelgeuse esploda proprio il 21 Dicembre?

Ovviamente, in astronomia e’ impossibile fare previsioni precise per il giorno, ma sull’evoluzione di Betelgeuse non vi e’ un parere univoco degli astronomi. Secondo alcuni, per essere precisi i piu’, Betelgeuse sarebbe ancora in una fase poco avanzata dello stadio di supergigante rossa. Questo comporterebbe ancora un periodo, fino anche ad 1 milione di anni, prima di poter assistere a questo spettacolo naturale. Secondo altri, le fluttuazioni della luminosita’ indicherebbero uno stadio molto avanzato della vita della stella e dunque la possibilita’ di esplosione in tempi brevi. Fate attenzione, quando in astronomia si parla di tempi brevi, come in questo caso, ci si riferisce in un lasso di tempo di qualche secolo.

Esiste anche una terza ipotesi, dibattutta scientificamente, che vorrebbe la stella gia’ esplosa. In questo contesto, vediamo ancora Betelgeuse cosi’ com’e’ solo perche’, dopo l’esplosione, ci vogliono 640 anni prima di vedere l’evoluzione da Terra. Questo periodo e’ proprio dovuto alla distanza della stella da noi.

E’ necessario premettere prima di tutto che, scientificamente, questa terza ipotesi e’ quella meno probabile secondo la scienza, ma comunque presa in considerazione. Nonostante questo, capite bene che e’ del tutto impossibile stabilire esattamente il giorno in cui vedremo Betelgeuse esplodere in una supernova. Dunque, l’ipotesi di vedere l’evoluzione esattamente per il 21 Dicembre e’ del tutto campata in aria.

Nonostante questa conclusione, vorrei aprire una brevissima parentesi. Se anche vedessimo l’esplosione di una supernova in cielo, cosa comporterebbe questo per noi? Sarebbe la fine del mondo?

Anche in questo caso, potete dormire sonni tranquilli. Supernove che esplodono a centinaia di anni luce da noi, espellono verso lo spazio enormi quantita’ di materia, ma questa non arriva assolutamente fino a Terra. L’unico effetto reale a Terra, e’ un aumento del flusso di neutrini che attraversano il nostro pianeta e che vengono prodotti dalle reazioni nucleari durante l’esplosione. Solo per curiosita’, vi dico che queste particelle hanno una probabilita’ di interagire con la materia estremamente bassa e sono in grado di attraversare l’intera Terra senza interagire con nulla. Pensate che anche il nostro Sole produce un enorme flusso di neutrini che attraversano il nostro pianeta, senza nessuna conseguenza per gli esseri umani. Ovviamente il nostro Sole e’ dietro l’angolo se paragonato ad una supernova in una qualche parte della Via Lattea.

Questo ci fa capire bene che comunque non vi e’ nessun pericolo di “fine del mondo” in caso di un’esplosione di supernova.

Per darvi ancora un’altra prova, le cronache storiche sono piene di esplosioni di supernove nella nostra galassia, e osservate da Terra. La piu’ famosa e’ forse l’esplosione del 1054 che porto’ alla formazione della Nebulosa del Granchio e che venne opportunamente riportata nelle cronache cinesi. In ordine temporale, l’ultima supernova osservata nella Via Lattea e’ del 1604 osservata anche da Keplero. Vi sono poi altri casi piu’ recenti ma che non sono stati direttamente osservabili da Terra. Per darvi l’idea, di esplosioni di supernove nella nostra galassia, se ne contano piu’ o meno una ogni 50 anni, ovviamente senza nessuan conseguenza diretta per noi.

Concludendo, abbiamo capito il perche’ si parla di questa esplosione di Betelgeuse. Abbiamo visto come l’ipotesi di una supernova sia in realta’ possibile, ma assolutamente non aspettabile per  il 21 Dicembre. La cosa piu’ importante che abbiamo capito e’ che le esplosioni di Supernove nella nostra Galassia non sono un evento cosi’ raro, ma che comunque non comportano nessun problema a Terra e soprattutto sul genere umano.

Analizzare le profezie del 2012, significa affrontare temi sempre attuali della scienza e che spesso vengono poco divulgati ai non addetti ai lavori. Per un’analisi scientifica del 2012, ma soprattutto per leggere un libro di divulgazione chiaro ed accessibile a tutti, non perdete in libreria ”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.