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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.

Le folgoriti

25 Lug

Come sapete molto bene, oltre ai tanti siti fantascientifici, complottisti, catastrofisti, ecc, ogni tanto anche siti seri cadono nella trappola della rete, pubblicando notizie a sproposito. Spesso, l’errore che viene commesso e’ il piu’ facile che un giornalista dovrebbe evitare: controllare sempre le proprie fonti!

Perche’ dico questo?

Vorrei approfittare di una foto che circola su web, per parlare di un argomento, a mio avviso molto affascinante, e sconosciuto ai piu’.

Ragioniamo prima di tutto su una cosa: cosa succede quando un fulmine arriva a terra? Come potete immaginare, si tratta di una scarica molto potente e, ovviamente, in grado di portare ad alta temperatura il punto della caduta.

Bene, in particolare, quando un fulmine cade sulla sabbia, o comunque su un terreno ricco di quarzo, la temperatura raggiunta puo’ liquefare il minerale, portando a delle formazioni simil-vetrose, dette “folgoriti”. Queste altro non sono che ammassi di vetro, cavi all’interno, e che possono presentare formazioni ramificate a causa del passaggio della corrente. Proprio per questo motivo, le folgoriti vengono spesso chiamate “fulmini pietrificati”.

Prima di procedere, vorrei mostrarvi la foto a cui mi sono riferito all’inizio dell’articolo:

Presunta folgorite

Presunta folgorite

Questa immagine e’ apparsa per la prima volta sul social network reddit:

Reddit, immagine

accompagnata dal titolo: “Questo e’ quello che succede quando un fulmine colpisce la sabbia”.

E’ possibile che si tratti veramente di una folgorite?

Come anticipato, le folgoriti sono strutture simil vetrose, cave all’interno e proprio per questo estremamente delicate. Oltre a questo, per come avviene il processo di formazione, le folgoriti si trovano al di sotto del terreno sabbioso. Ovviamente, venti e altri fenomeni naturali, possono portarle all’esterno ma gli stessi fenomeni possono rompere molto facilmente la struttura.

Ora, la foto che vi ho mostrato e’ stata scattata su una spiaggia di Porto Rico, normalmente affollati di bagnanti, dunque ancor piu’ esposta a pericolose interazioni.

Proprio queste considerazioni, ci fanno pensare che la foto non sia reale.

A pensare male si compie peccato, ma spesso si indovina. La foto riprende in realta’ una parte di una scultura piu’ grande, realizzata da un artista specializzato in opere con la sabbia. La foto completa e’ infatti depositata su Flickr:

Flickr, foto

e l’autore l’ha firmata con il nickname “sandcastematt”.

Anche se questo dimostra la bufala mediatica, come anticipato pubblicata su tantissimi siti, e’ interessante dare ancora qualche dettaglio sulle folgoriti.

La sostanza che forma le folgotiti viene anche detta Lechatelierite, classificata come mineraloide. Questo si puo’ formare anche a seguito dell’impatto con un meteorite o successivamente ad un’eruzione vulcanica. Tutti processi che possono far raggiungere la temperatura di fusione della silice.

Foto di una reale folgorite

Foto di una reale folgorite

Data l’estrema fragilita’ delle folgoriti, i ritrovamenti sono abbastanza rari. Fragilita’ ancora piu’ marcata pensando che le folgoriti possono raggiungere anche diversi metri di lunghezza. Ad oggi, ci sono diversi reperti conservati in vari musei. Il piu’ famoso e’ senza dubbio quello conservato nell’universita’ di Yale, ritrovato nel Connecticut, e lungo ben 4 metri. Un’altra folgorite e’ conservata nel museo di Storia Naturale di Londra, in realta’ divisa in spezzoni fino a 50 cm, anche se la dimensione originale era di 3 metri.

Proprio la considerazione fatta all’inizio sulla formazione sotterranea ci fa capire la difficolta’ nell’estrazione della folgorite. Immaginate un ramo di vetro lungo 4 metri sotterrato nella sabbia e delicatissimo se sollecitato.

Nel secolo scorso, i pezzi di folgorite erano utilizzati anche per produrre amuleti. Secondo la concezione che un fulmine non colpisce mai per due volte lo stesso punto, portare questi amuleti scongiurava questo genere di pericoli. Oggi, sappiamo che anche questa considerazione e’ falsa. Per farvi un esempio, molte folgoriti vengono ritrovate sul Monte Thielsen in Oregon, chiamato “il parafulmine della Catena delle cascate” a causa dei frequenti fulmini che vi cadono. Qui ovviamente non siamo al mare e le folgoriti si formano sugli strati esterni delle rocce, presentando un colore diverso a causa della diversa composizione di minerali.

Concludendo, la foto da cui siamo partiti si e’ rivelata un falso, immagine modificata e fatta girare su internet, come al solito, non dagli autori iniziali. Nonostante questo, presentare l’argomento ci ha permesso di parlare delle folgoriti. Queste stupende strutture si formano quando un fulmine colpisce la sabbia, liquefando la silice e formando strutture amorfe di sicuro impatto visivo.

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Un arcobaleno di notte?

22 Giu

Da sempre, gli arcobaleni rappresentano uno dei principali spettacoli naturali che di sovente appaiono nei nostri cieli. Ognuno di noi, rimane sempre incantato ad ammirare questo fenomeno. Come sappiamo, la spiegazione scientifica degli arcobaleni e’ semplicemente data dal fenomeno della dispersione cromatica, cioe’ dalla luce che, attraversando le gocce d’acqua rimaste nel cielo a seguito di un temporale, viene separata nelle sue componenti, cioe’ nei diversi colori.

Oltre al classico arcobaleno, in alcuni casi piu’ rari, possono essere visibili anche eventi doppi o tripli. Quello che pero’ molti ignorano e’ che un arcobaleno puo’ in casi ancora piu’ rari, essere visibile di notte. Proprio per questo motivo, credo sia interessante parlare di questi fenomeni poco noti ma sicuramente affacinanti.

Senza inutili giri di parole, vi mostro una foto del fenomeno di cui vogliamo parlare:

Esempio di moonbow, un arcobaleno notturno

Esempio di moonbow, un arcobaleno notturno

Come vedete dalla foto, si tratta proprio di un arcobaleno fotografato durante le ore notturne. Spesso, questi fenomeni appaiono come dei poco brillanti archi bianchi.

Come e’ possibile un fenomeno del genere?

Come forse starete pensando, la causa degli arcobaleni notturni e’ senza dubbio la nostra luna. Proprio per questo motivo, in ingelse, mentre un arcobaleno e’ detto “rainbow”, l’arcobaleno notturno e’ anche chiamata “Moonbow”.

Come avviene il fenomeno?

La spiegazione ottica e’ esattamente la stessa del classico arcobaleno, con l’unica variante della sorgente di luce che crea il fenomeno. Come sappiamo bene, durante la notte la Luna appare brillante a causa della luce riflessa dal nostro satellite proveniente dal Sole.

Se il meccanismo e’ lo stesso, perche’ spesso questi archi appaiono bianchi?

Anche la risposta a questa domanda e’ facilmente comprensibile. Dal momento che l’intensita’ di luce riflessa dalla luna e’ sicuramente inferiore a quella diretta del Sole, i moonbow appaiono molto meno intensi. In questo caso, la debole luce non e’ sufficiente ad attivare le cellule cono del colore degli occhi umani.

Data la lieve intensita’ del fenomeno, l’arcobaleno notturno e’ visibile solo in condizioni molto particolari. Prima di tutto, l’arco e’ visibile in direzione opposta a quella della Luna. Inoltre, la Luna deve essere piu’ bassa di 42 gradi all’orizzonte per offrire la massima luminosita’, oltre, ovviamente, ad essere piena o quasi. Nonostante queste condizioni, non e’ assolutamente certo poter osservare un moonbow perche’, come anticipato, l’intensita’ e’ talmente debole da rendere il fenomeno molto raro.

Fate attenzione, spesso il moonbow viene confuso con il fenomeno dell’alone, cioe’ con quel cerchio colorato che con piu’ frequenza si forma intorno alla Luna. Come visto in questo articolo riguardante il Sole:

E adesso abbiamo i “cani solari”

questo fenomeno e’ semplicemente dovuto ai piccoli cristalli di ghiaccio residuo di un cirro che possono offrire una superficie di dispersione per la luce riflessa dal nostro satellite.

Con molta piu’ frequenza e’ invece possibile osservare uno “Spray Moonbow”. In questo caso, le gocce d’acqua per la dispersione della luce, non sono quelle residuo di un temporale, bensi’ quelle di una cascata. Come e’ noto, in prossimita’ di una cascata, l’aria intorno e’ completamente riempita di minuscole goccioline d’acqua. Queste possono, nelle condizioni viste sopra, permettere la dispersione cromatica della luce e formare un moonbow. Ecco una foto di uno spray moonbow:

Spray Moonbow formato dall'acqua di una cascata

Spray Moonbow formato dall’acqua di una cascata

Fenomeni del genre sono, ad esempio, abbastanza visibili nei parchi naturali dove si trovano cascate, grazie anche al minore inquinamento luminoso dato dalle luci artificiali.

Concludendo, il fenomeno dei Moonbow avviene esattamente come negli arcobaleni, l’unica variante e’ che la sorgente di luce e’ offerta dai raggi riflessi dalla Luna. Data la debole intensita’, il fenomeno e’ molto raro e spesso appare come un arco bianco non colorato. Anche in questo caso, possiamo dire che la natura e’ in grado di offrirci spettacoli davvero senza eguali.

 

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Internet dalla stratosfera

19 Giu

Se dovessimo pensare al piu’ grande sviluppo tecnologico degli ultimi 10 anni, probabilmente molti di noi potrebbero rispondere che la connessione internet ha pesantemente contribuito a cambiare il mondo ed il nostro modo di pensare.

Molto spesso, in questo blog, ci siamo fermati a riflettere proprio sulla rete internet. Nel nostro caso, abbiamo valutato i suoi apsetti negativi parlando del tamtam mediatico delle dicerie catastrofiste, ma abbiamo anche piu’ volte elogiato la potenza eccezionale di internet nel connettere le persone e nel darci accesso ad una quantita’ illimitata di informazioni.

Chiunque stia leggendo questo articolo, potra’ farlo grazie alla sua connessione dati, vuoi sul pc mediante la rete di casa o anche attraverso tablet e smartphone connessi alla rete mobile. Anche se a prima vista potrebbe sembrare assurdo, sulla terra 2,2 miliardi di persone sono connesse, ma ben 4,8 miliadi di persone non sono assolutamente raggiunte dal segnale. Ora, non pensiamo solo alle zone piu’ povere del pianeta in cui, permettetemi l’affermazione, la rete non e’ sicuramente il primo problema. In molte zone degli stati, cosiddetti ricchi, vi sono ancora molte persone non raggiunte da internet perche’ magari si trovano in zone desolate e isolate o perche’ i costi nel portare i cavi principali sarebbero troppo elevati.

Pallone del progetto Loon in orbita

Pallone del progetto Loon in orbita

Una possibile soluzione a questo problema, potrebbe essere stata formulata proprio da google, che ha sviluppato un importante progetto di ricerca per cercare di portare la connessione internet in tutte le parti del mondo. Dal momento che, come anticipato, i costi maggiori derivano dalla stesura dei cavi in terra, la soluzione pensata da google prevede di far arrivare il segnale dal cielo.

Il nome del progetto e’ “Project Loon” e prevede il lancio di speciali palloni in atmosfera in grado di trasmettere a terra la portante per la connessione internet.

Pensate sia fantascienza?

Siete completamente fuori strada. Non solo si tratta di un progetto reale, ma e’ gia’ partita la sperimentazione per valutare sul campo le potenzialita’ e i costi di questa soluzione.

Il project loon si basa su speciali palloni aerostatici senza pilota, che vengono inviati nella stratosfera. I palloni sono interconnessi tra loro mediante segnali radio e dispongono di un sistema di pannelli solari in grado di fornire la corrente indispensabile al funzionamento.

Ricevitore domestico del progetto Loon

Ricevitore domestico del progetto Loon

Una prima prova e’ sata fatta solo pochi giorni fa stabilendo la connessione tra un pallone aerotatico ed un singolo contadino della cittadina di Leston che vive in una zona molto isolata dove alleva pecore. L’esperimento e’ completamente riuscito e la connessione e’ stata stabilita per un tempo di 15 minuti. L’intervallo limitato e’ dovuto al passaggio del singolo pallone che dopo poco tempo e’ uscito fuori dalla portata del ricevitore domestico. Ovviamente, quando il sistema sara’ entrato a regime, ci saranno diersi palloni in orbita, in modo tale da assicurare sempre una minima copertura per la connessione.

Riguardo al ricevitore domestico a cui accennavamo, si tratta di una semplice antenna in grado di ricevere i segnali dal pallone e che puo’ essere installata fuori dall’abitazione in prossimita’ del tetto. Questo accorgimento serve solo per lasciare campo libero tra l’antenna e la sorgente.

Per curiosita’, sapete come ha sfruttato la connessione l’allevatore di Leston? E’ andato a vedere le previsioni del tempo per capire se era un buon momento per la tosatura delle sue pecore. Come vedete, se pensiamo alla specifica applicazione, la ricerca fatta ci dimostra l’utilita’ della connessione per tutti in base alle diverse esigenze che ognuno di noi puo’ avere.

I palloni lanciati da Google navigheranno ad una quota di 12 miglia sulla superficie terrestre e, ad oggi, circa 50 famiglie americane stanno sperimentando il sistema Loon per verificare la fattibilita’ del progetto.

Ovviamente, l’importanza e l’utilita’ di un sistema del genere sono evidenti a tutti. Pensate solo, ad esempio, alle tante persone che vivono isolate in Africa ed in Asia. Certamente, non converrebbe a nessuna compagnia tirare cavi fino alle abitazioni piu’ sperdute, solo per avere un abbonato in piu’. Il sistema Loon consentira’ invece, con una spesa sicuramente inferiore, di poter connettere gran parte della popolazione mondiale.

A questo punto, non resta che attendere gli sviluppi del progetto e sperare che la connessione sia possibile stabilmente e con una velocita’ adeguata.

 

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Ancora sullo squilibrio tra materia e antimateria

27 Apr

In diverse occasioni abbiamo parlato di antimateria, mostrando in particolare le proprieta’ di questa e cercando anche di rispondere ai tanti quesiti che spesso restano insoluti nei non addetti ai lavori:

Troppa antimateria nello spazio

Due parole sull’antimateria

Antimateria sulla notra testa!

In particolare, il discorso principale sull’antimateria non risiede tanto nella sua produzione oggi, bensi’ sul perche’, durante le prime fasi del big bang, la materia sia riuscita a dominare formando l’universo che oggi vediamo. Di questi importanti concetti abbiamo parlato in questo post:

E parliamo di questo Big Bang

Come visto, il modello teorico che spiega come la materia sia riuscita a dominare sulla controparte prevede tre condizioni, dette di Sakharov in onore del fisico russo che le ha formulate, di cui una riguarda quella che in fisica e’ nota come violazione di CP. Come visto nel post precedente, la violazione di questa proprieta’ delle particelle, indica chiaramente uno squilibrio tra materia e antimateria.

Decadimenti con violazione di CP sono stati osservati in alcune particelle, ma l’intensita’ di questa violazione e’ ancora non sufficiente a confermare quanto proposto da Sakharov.

Proprio pochi giorni fa, l’esperimento LhCB del Cern ha annunciato una nuova importante misura condotta studiando i decadimenti delle particelle Bs.

Cerchiamo di andare con ordine e di capire insieme di cosa si tratta.

Ovviamente, il CERN, cosi’ come LHC, sono divenuti famosi per la ricerca del bosone di Higgs, di cui abbiamo parlato in questo post:

Bosone di Higgs … ma cosa sarebbe?

La collaborazione LhCB nella caverna dove e' montato l'esperimento

La collaborazione LhCB nella caverna dove e’ montato l’esperimento

Oltre ad Atlas e CMS, che sono gli esperimenti che partecipano direttamente alla ricerca del famoso bosone, esistono anche altri 2 rivelatori installati su LHC, chiamati LhCB e Alice. Avendo a disposizione un acceleratore di prim’ordine, e’ ovviamente possibile pensare misure molto importanti di fisica, aprendo gli scenari a scoperte molto importanti nella ricerca di base.

Questa volta, parliamo dunque di LhCB. Si tratta di un esperimento interamente dedicato allo studio dei mesoni “B”, cioe’ composti che includono un quark “bottom”. I mesoni “B” sono estremamente instabili e decadono in brevissimo tempo in altre particelle. Nonostante questo, si pensa che queste particelle fossero molto presenti nel neonato universo e abbiano avuto un ruolo molto importante proprio nella formazione di quello che oggi vediamo. Per alcuni mesoni B, e’ stata gia’ osservata la violazione di CP, di cui parlavamo prima, ma nonostante questo, vista la diretta relazione tra i B ed il Big Bang, uno studio attento e preciso, come solo LHC puo’ permettere, e’ molto importante per capire meglio queste dinamiche.

Detto questo, proprio negli ultimi giorni, LhCB ha annunciato di aver ottenuto importanti risultati nello studio dei decadimenti del Bs, cioe’ di mesoni B contenenti anche quark strange. Studiando un campione di circa 1000 eventi, i fisici di LhCB hanno evidenziato come in quasi 700 casi, i mesoni anti-Bs, cioe’ le antiparticelle, scomparivano decadendo in qualcos’altro. Al contrario, solo in  meno di 400 casi, la stessa cosa avveniva per i Bs, cioe’ le particelle ordinarie.

Cosa significa questo?

Molto semplicemente, e’ stata evidenziata una nuova asimmetria nell’universo. Come potete capire dai numeri riportati, le antiparticelle tendono a decadere, dunque a scomparire, con una probabilita’ maggiore rispetto a quella delle particelle. Detto in altri termini, la natura tende, in questo caso, a far dominare la materia rispetto all’antimateria.

Come detto, questo e’ esattamente quanto accaduto nei primi istanti dell’universo, quando l’equilibrio tra materia e antimateria e’ venuto meno, facendo scomparire quest’ultima e creando il nostro universo di sola materia.

Purtroppo, anche in questo caso, l’intensita’ della violazione osservata, non e’ ancora sufficiente a spiegare i forti meccanismi avvenuti nel baby universo. Molto probabilmente, per spiegare questo sara’ necessario parlare di nuova fisica, cioe’ di particelle e proprieta’ non predette dal modello standard. Sicuramente, la misura fatta da LhCB apre nuovi scenari e ancora molto ci si aspetta da questo esperimento, soprattutto in relazione alle ottime performance che LHC sta regalando ai quattro esperimenti installati.

Concludendo, la misura annunciata da LhCB in questi giorni, ed in via di pubblicazione, evidenzia una nuova asimmetria nella natura, o meglio un nuovo squilibrio tra materia e antimateria. Uno studio attento di queste proprieta’ e’ di fondamentale importanza per capire meglio come si e’ formato il nostro universo. Sicuramente, LHC ci regalera’ ancora tantissime nuove scoperte che, come evidenziato da questo articolo, non devono essere pensate limitate solo al bosone di Higgs.

 

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E parliamo di questo Big Bang

9 Apr

Dal momento che, in questo post:

Il primo vagito dell’universo

e in molti altri ancora, abbiamo parlato di nascita ed evoluzione del nostro universo, credo sia giunto il momento di dedicare un articolo apposito su questi concetti. Premetto, che cerchero’ di matenere un profilo piu’ semplice e divulgativo possibile, anche se ci stiamo addentrando in teorie, e spesso anche supposizioni, fisiche non del tutto banali. In questo senso, cerchero’ il piu’ possibile di utilizzare esempi anche volutamente forzati proprio per rendere il tutto maggiormente accessibile a tutti.

Partiamo dalle basi. Allo stato attuale della nostra conoscenza, la teoria maggiormente accettata all’orgine dell’universo e’ quella per cui il tutto si sarebbe formato da un’esplosione iniziale chiamata appunto Big Bang. Come visto nell’articolo precedentemente riportato, non dobbiamo immaginare questo evento come un classico boato, da cui tutti si sarebbe formato, bensi’ come un processo di espansione, anche non costante e molto veloce in alcuni istanti, ma che dura tutt’ora.

Perche’ e’ avvenuto il Big Bang?

Immaginiamo di fissare una scala temporale all’istante iniziale, cioe’ nel momento stesso in cui e’ iniziato il Big Bang. Per dirlo con parole semplici, immaginate di avere un cronometro e di farlo partire nel mometo in cui inizia questa espansione. Secondo la teoria, prima che iniziasse il big bang, materia e antimateria convivevano insieme in una singolarita’, cioe’ costituivano un volume, al limite occupante un punto, estremamemente denso e a temperatura elevatissima. Nella concezione fisica, in questa fase non esistevano le particelle, il tempo e le forze.

Poi cosa e’ successo?

Quando il sistema e’ divenuto instabile, dopo un tempo pari a 10^(-43) secondi, e’ avvenuta quella che si chiama la prima transizione di fase. Cosa significa? Le particelle si sono formate da questo plasma iniziale e ognuna di loro aveva un’energia molto elevata detta “energia di Planck”. In questa fase, detta di Grande Unificazione, tutte le forze, compresa quella gravitazionale, erano unificate, cioe’ si manifestavano come un’unica interazione.

Bene, fermiamoci un attimo e cerchiamo di capire meglio. Al punto in cui siamo arrivati, il big bang e’ gia iniziato. Le particelle cosi’ come le forze, anche se ancora unificate, si sono formate. Riprendiamo dall’inizio. Al tempo iniziale, cioe’ prima che iniziasse l’espansione, materia e antimateria convivano insieme. Dopo un tempo brevissimo, quando si formano le particelle, dopo 10^(-43) secondi, ci sono ancora materia e antimateria, appena 10^(-6) secondi dopo l’inizio, rimane solo materia.

Dove e’ finita l’antimateria?

Per chi lo avesse perso, abbiamo parlato in dettaglio di antimateria in questo post:

Due parole sull’antimateria

Il nostro attuale universo e’ formato solo da materia. L’antimateria e’ scomparsa. Perche’? Affiche’ questo sia possibile, e dunque sia iniziato il big bang, la fisica ci dice che devono essere state verificate le 3 condizioni di Sakharov. Senza entrare troppo nel dettaglio, in questa ipotesi, ci deve essere stata un’asimmetria tra materia e antimateria, che ha portato allo squilibrio che vediamo oggi. In particolare, in questo contesto si parla appunto di violazione di CP, cioe’ proprio di squilibrio della simmetria materia-antimateria nell’universo.

E’ possibile che siano rimaste delle sacche di antimateria da qualche parte oppure che l’universo sia formato da due distinte zone, una di materia ed una di antimateria?

La risposta e’ no. Capiamo il perche’. Quando entrano in contatto, materia e antimateria si annichilano, cioe’ ineragiscono distruggendosi a vicenda, e producendo radiazione gamma, cioe’, in linea di principio forzando l’esempio, luce. Se esistessero zone ben delimitate di materia e antimateria, nel punto di separazione tra di esse, si avrebbe annichilazione con la conseguente produzione di raggi gamma. Di questa radiazione non vi e’ nessuna evidenza ne’ dagli osservatori a Terra, ne’ dai satelliti, ne’ tantomeno dalle missioni esplorative che abbiamo mandato nello spazio.

Le condizioni di Sakharov offrono dunque un modello teorico in grado di spiegare perche’ potrebbe essere avvenuto questo squilibrio e quindi sia iniziato il big bang. Dico “potrebbe” perche’ al momento non tutte le condizioni sono state verificate e grande aiuto in questo senso dovrebbe venire dallo studio della fisica delle particelle agli acceleratori. Aprendo una piccola parentesi, quando in un acceleratore facciamo scontrare due fasci, questi interagiscono tra loro ad altissima energia. Man mano che aumentiamo l’energia, utilizzando sistemi sempre piu’ potenti, e’ come se andassimo indietro nel tempo tendendo verso il big bang. Ovviamente le energie oggi disponibili sono ancora molto lontane da quella iniziale, ma questo genere di studi ci consentono di comprendere molte cose importanti sul mondo delle particelle elementari.

Dunque, ricapitolando, abbiamo un sistema iniziale materia-antimateria, intervengono le condizioni di Sakharov e il sistema inizia ad espandersi facendo scomparire l’antimateria. Inizialmente le forze erano tutte unificate e le particelle si scontravano tra loro ad altissima energia.

Dopo, cosa e’ successo?

Man mano che il tempo scorreva, si passo’ attraverso varie fasi, ognuna caratterizzata da una rottura di simmetria di qualche tipo. In tal senso, le forza si divisero tra loro, lasciando quelle che oggi indichiamo come forze fondamentali: forte, debole, elettromagnetica e gravitazionale. In particolare, quest’ultima fu la prima a separarsi non appena la temperatura inizio’ a scendere e le onde gravitazionali poterono propagarsi liberamente.

Qualche minuto dopo l’istante iniziale, le particelle, cioe’ protoni e neutroni, poterono iniziare a combianrsi formando nuclei di Deuterio ed Elio. Questa importante fase viene chiamata “nucleosintesi”.

La temperatura dell’universo era pero’ ancora troppo elevata. Per osservare la formazione dei primi atomi, si dovette aspettare ancora circa 379000 anni, quando materia e radiazione finalmente si separarono e quest’ultima pote’ viaggiare libera nel cosmo. Di questo preciso istante, abbiamo anche parlato in questo post:

Universo: foto da piccolo

in cui, come visto, si ebbe la formazione della radiazione di fondo che oggi, alla temperatura attuale, e’ di 2.7K con uno spettro nelle microonde.

Dopo questa fase, gli addensamenti di materia cominciarono ad attrarsi gravitazionalmente, formando poi le galassie, le stelle, i pianeti, ecc, cioe’ , quello che vediamo oggi osservando l’universo.

Ma esistono delle prove di tutto questo? E se in realta’ il big bang non fosse mai avvenuto?

Come visto in altri post, ma anche come comprensibile da quanto detto, proprio la radiazione di fondo costituisce una prova del big bang. Detto in altri termini, la CMB non sarebbe altro che un’eco di quanto avvenuto, cioe’ un reperto fossile dell’esplosione iniziale.

Inoltre, la velocita’ di espansione delle Galassie, misurata per la prima volta da Hubble, costituisce un’altra prova a sostegno di questa teoria.

Partendo da quest’ultimo concetto, una domanda lecita che chiunque potrebbe farsi e’: “dove e’ avvenuto il Big Bang?”

Modello dell'espansione dal Big Bang

Modello dell’espansione dal Big Bang

In tal senso, se inizialmente si aveva un punto da cui poi tutto si e’ espanso, immaginando un rewind dovremmo essere in grado di identificare il punto iniziale del big bang. In realta’, non e’ cosi’. I fisici sono soliti dire che il Big Bang e’ avvenuto ovunque o anche che ogni punto dell’universo e’ un centro di espansione.

Che significa?

L’espansione dello spazio tempo avviene in piu’ di tre dimesioni, per cui non e’ facile immaginare a mente cosa sia avvenuto. Per capire questo concetto, immaginate l’universo come un palloncino inizialmente sgonfio. Ora, prendendo un pennarello, fate dei puntini sulla superificie. Se le pareti del palloncino sono l’universo che si espande, mentre gonfiate il palloncino, ciascun punto, tra quelli che avete disegnato, vedra’ gli altri allontarsi da lui. In questo contesto, ciascun punto e’ centro dell’espansione, cioe’ ogni punto vede gli altri punti allontarsi da lui in tutte le direzioni. L’animazione riportata potra’ aiutarvi a capire meglio questo discorso. Fissando un punto, tutti gli altri si allontanano da questo, indipendentemente da quello che scegliete come vostro centro. Dunque, se osservate l’universo dalla Terra, vedrete tutti gli altri corpi allontarsi da noi, come se la Terra fosse il centro dell’espansione.

Concludendo, esistono diverse prove sperimentali a sostegno del Big Bang, cioe’ di questa esplosione iniziale da cui, partendo da uno stato di equilibrio materia-antimateria, tutto si e’ formato passando attraverso diverse rotture di simmetrie. Ad oggi, o forse mai, nessuno potra’ spiegare perche’ questa materia e antimateria erano li o cosa c’era prima di questo equilibrio. Se volete, ognuno, con il suo pensiero e la sua convinzione, puo’ dare la sua spiegazione. I processi di evoluzione dal tempo zero, sono ipotizzati, ma ancora molto lavoro resta da fare per verificare queste teorie e capire a fondo perche’, come e con che intensita’ sino avvenuti determinati meccanismi. Insomma, di lavoro da fare ce n’e’ ancora molto.

 

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

 

A caccia di vita sugli esopianeti

1 Mar

Di ufo e di esistenza degli alieni, ne abbiamo parlato abbondantemente in queste pagine. Come sappiamo, e come dichiarato anche nel libro Psicosi 2012, dal punto di vista scientifico quello che piu’ interessa non e’ tanto la discussione sui presunti avvistamenti di dischi volanti, quanto la probabilita’ che forme di vita aliene possano esistere da qualche parte nel nostro universo e ovviamente se possano entrare in contatto con noi.

Di questi argomenti, abbiamo, ad esempio, discusso abbondantemente parlando del paradosso di Fermi e dell’equazione di Drake:

Messaggio alieno nelle aurore?

Come visto, se si vuole stimare scientificamente la probabilita’ che forme di vita intelligente esistano da qualche parte, si devono fare considerazioni molto complesse dal punto di vista scientifico, antropologico, biologico, ecc.

Ovviamente, condizione necessaria affinche’ si possa formare la vita, e’ che da qualche parte ci sia un pianeta in grado di ospitarla, cioe’, come nel caso della Terra, con presenza di acqua, temperatura non troppo alta ne troppo bassa, atmosfera respirabile, ecc. Se ci pensate bene, il caso piu’ semplice che possiamo considerare e’ un pianeta da qualche parte del tutto simile alla nostra Terra. Se qui si e’ formata la vita, si potrebbe essere formata anche su un pianeta gemello al nostro da qualche parte nell’universo. Ovviamente si potrebbe obiettare dicendo che possono esistere forme di vita basate su cicli diversi dal nostro, ma cercare qualcosa di simile a noi e’ senza dubbio il caso piu’ semplice che possiamo concepire.

Ora, il punto fondamentale e conclusivo di questo preambolo e’ abbastanza scontato: dove trovare un pianeta gemello alla Terra?

Come sappiamo, i pianeti del nostro Sistema Solare non sono affatto simili alla Terra e, almeno nelle condizioni attuali, difficilmente potrebbero ospitare la vita. Il secondo passo e’ dunque uscire dal nostro Sistema Solare e dare uno sguardo alla nostra Galassia. In questo caso, ci sono potenzialmente tantissimi pianeti da osservare, molti dei quali pero’ troppo lontani da noi. Della posizione della Terra all’interno della Via Lattea abbiamo parlato in questo post:

Nuova sconvolgente teoria?

Ovviamente, non stiamo pensando di andare a cercare la vita dall’altra parte della Via Lattea, dove i nostro occhi (strumentali si intende) non possono arrivare, ma in un intorno del Sistema Solare, cioe’ subito al di fuori di questo.

A tal proposito, a partire dagli anni ’90, si e’ iniziato a parlare di esopianeti, cioe’ di pianeti che non ruotano intorno al nostro Sole bensi’ intorno ad un’altra stella. Detto in altri termini, immaginate la Galassia come un insieme di tanti sistemi solari, cioe’ di tanti sistemi di pianeti che ruotano intorno ad un corpo massivo centrale. Anche il nostro Sistema Solare rientra in questo insieme di oggetti.

Perche’ si parla di esopianeti a partire dagli anni ’90? Dal punto di vista storico, il primo che formulo’ l’ipotesi dell’esistenza degli esopianeti fu Newton nel 1713, ma solo negli anni ’90 venne individuato per la prima volta un esopianeta esterno al nostro sistema solare.

Grande slancio nell’individuazione degli esopianeti venne dato dalla messa in orbita della sonda Keplero della NASA nel 2009. Questo telescopio e’ stato lanciato proprio per studiare ed individuare sistemi planetari esterni al nostro.

Come viene fatta questa ricerca?

Numero di esopianeti scoperti anno per anno a partire dal 1989

Numero di esopianeti scoperti anno per anno a partire dal 1989

Detto in parole molto semplici, Keplero monitora e segue la luminosita’ di circa 150000 stelle nella nostra Galassia cercando piccolissime variazioni di luminosita’. Questo e’ noto come “metodo dei transiti”. Dalla definizione data, gli esopianeti ruotano intorno ad una stella centrale. Durante il loro passaggio, si ha una piccolissima variazione di luminosita’ della stella che viene appunto rivelata dall’esposimetro di Keplero. In questo modo, e’ possibile non solo identificare un esopianeta, ma anche determinare la massa e il periodo di rivoluzione intorno al corpo centrale.

Funziona questo metodo?

Assolutamente si. Nel grafico riportato vedete il numero di esopianeti scoperti a partire dagli anni ’90. Tra l’altro il grafico e’ aggiornato solo fino alla meta’ del 2012. Ad oggi, circa 700 pianeti extrasolari sono stati scoperti nella nostra Galassia.

Perche’ stiamo parlando di esopianeti?

Negli ultimi giorni si e’ tornati pesantemente a parlare di esopianeti dal momento che e’ stato fatto l’annuncio della scoperta del piu’ piccolo pianeta extrasolare mai osservato, Kepler 37B. Questo pianetino e’ molto piu’ piccolo anche di Mercurio avendo delle dimensioni paragonabili a quelle della nostra Luna.

In questo disegno vengono appunto paragonate le dimensioni di Kepler 37B con quelle di altri corpi noti del Sistema Solare o esterni:

Le dimensioni di Kepler 37b confrontate con i pianeti del Sistema Solare

Le dimensioni di Kepler 37b confrontate con i pianeti del Sistema Solare

Kepler 37B ruota intorno ad una stella chiamata Kepler, distante circa 220 anni luce da noi. Insieme a Kepler 37B, altri due esopianeti ruotano intorno a Kepler, Kepler 37C e Kepler 37D. Ammetto che la fantasia nel dare nomi non e’ proprio il punto di forza di questa ricerca.

Per darvi un’idea, Kepler 37B e’ molto vicino alla sua stella centrale che presenta caratteristiche simili al nostro Sole. La relativa vicinanza implica un periodo orbitale di soli 13 giorni.

Kepler 37B potrebbe essere l’esopianeta gemello della nostra Terra?

Purtroppo no. Come visto, la piccola distanza da Kepler implica una temperatura molto elevata sull’esopianeta, molto probabilmente privo di acqua ma anche di un’atmosfera. Fate attenzione, in rete si parla molto di questa scoperta anche in termini pseudo-scientifici. Molti siti vorrebbero infatti far credere che questa scoperta implichi l’esistenza di forme di vita aliene. Come visto dalle considerazioni scientifiche fatte, questo e’ assolutamente falso.

Ad oggi, o meglio per il momento, non e’ stato ancora possibile trovare un esopianeta gemello della nostra Terra. Come visto pero’, il ritmo di scoperta di questi sistemi e il continuo miglioramento delle tecniche di ricerca, ci fanno ben sperare che si tratti solo di una questione di tempo. Certo, da qui a parlare di pianeta gemello popolato da forme di vita ce ne passa, ma sicuramente questa ricerca potrebbe, il condizionale e’ d’obbligo, portare, prima o poi, a qualche scoperta sensazionale.

Solo per concludere, questa e’ scienza vera. Voler esplorare cosa c’e’ oltre non solo del nostro pianeta, ma addirittura del Sistema Solare non puo’ che alimentare la continua voglia di scoperte scientifiche. Ricerche di questo tipo non sappiamo dove possono portare, ma sicuramente ci consentono di migliorare la nostra conoscenza di quello che abbiamo intorno. Da qui a parlare di alieni c’e’ differenza, ma sicuramente il discorso e’ meno fantasioso di tanti video di avvistamenti che si trovano su youtube.

 

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

Attenzione, caduta ghiaccio!

28 Dic

Oggi e’ successo un fatto apparentemente strano in Marocco. Stando a quanto riportato dai giornali, nella regione di Hrira un contadino avrebbe ritrovato nel suo campo un grosso blocco di ghiaccio proveniente dal cielo e che nella caduta avrebbe prodotto un piccolo cratere nel terreno. Il primo giornale che ha pubblicato la notizia e’ stato Euronews:

Marocco, caduta ghiaccio

Come potete leggere, si parla di un meteorite di ghiaccio proveniente niente poco di meno che dallo spazio. Inutile dirvi come sulla rete si sia scatenato il solito via vai di notizie catastrofiste. Secondo alcuni si tratta di un fatto straordinario e non spiegabile dalla scienza, secondo altri, si tratterebbe proprio di un segnale della natura che si sta ribellando all’uomo.

Una foto della criometeora caduta in Marocco

Una foto della criometeora caduta in Marocco

Prima di passare a conclusioni affrettate  cerchiamo di capire di cosa si tratta.

Prima di tutto c’e’ da dire che fenomeni di questo tipo sono gia’ accaduti in passato. L’origine di questo blocco di ghiaccio non e’ affatto spaziale.

Prima di andare oltre, capiamo subito questo punto. Se l’oggetto provenisse dallo spazio, nel passaggio con la nostra atmosfera subirebbe un forte attrito che aumenterebbe molto la sua temperatura. Poiche’ stiamo parlando di ghiaccio, capite bene che per arrivare a Terra con queste dimensioni, il diametro originale dovrebbe essere molto piu’ grande.

In realta’, questo fenomeno e’ di per se noto alla scienza e viene indicato con il nome di Magacriometeore. In passato, si confondevano questi blocchi di ghiaccio con chicchi di grandine. Successivamente pero’ si osservarono cadute di criometeore anche in assenza di nubi.

Come sappiamo bene, per avere grandine e’ necessario che siano presenti cumulonembi. Anche nel caso del Marocco, le fonti sono concordi che non erano presenti strutture temporalesche e che il cielo era completamente terso.

Se non e’ grandine, come si originano le criometeore?

La risposta a questa domanda non e’ completamente nota alla scienza. Ci siamo imbattuti in un fenomeno non ancora capito a fondo, ma sul quale ci sono diverse ipotesi possibili. La piu’ probabile tra queste, vedrebbe le criometeore formarsi nella tropopausa. La variazione repentina dei parametri ambientali, potrebbe causare la formazione di questi blocchi di ghiaccio che poi sotto l’azione della forza di gravita’ cadono a Terra. Secondo la meteorologia, questi fenomeni dovrebbero essere abbastanza frequenti, ma affinche’ il blocco riesca a raggiungere il terreno senza sciogliersi, il ghiaccio deve avere un peso abbastanza elevato.

In letteratura sono riportati diversi episodi di questo tipo. Fate pero’ attenzione ad una cosa. Il fenomeno delle megacriometeore non deve essere confuso con la caduta di blocchi di ghiaccio staccati dagli aerei di linea.

Cerchiamo di capire meglio questo punto.

A causa della basse temperature, possono formarsi blocchi di ghiaccio piu’ o meno estesi sulle ali degli aerei. Molto spesso, in fase di atterraggio, l’innalzamento della temperatura dovuta all’abbassamento di quota, puo’ far staccare questi blocchi che possono arrivare fino a terra. In questo contesto, molti episodi sono stati registrati infatti in zone vicine agli aeroporti e sottostanti le normali rotte commerciali.

Una delle differenze principali tra le criometeore e i blocchi provenienti dagli aerei e’ nel colore del ghiaccio. Mentre nel primo caso si tratta di ghiaccio “pulito” e bianco, nel secondo si evidenzia una colorazione bluastra dovuta ai disinfettanti e ai solventi utilizzati nella pulizia dei velivoli.

Tornando dunque alle criometeore, capite bene che anche questo nome e’ in realta’ improprio. Non si tratta di oggetti provenienti dallo spazio, ma dalla tropopausa. Il nome “meteore” venne inserito alle prime osservazioni del fenomeno dal momento che questi oggetti, a causa del cratere lasciato in terra, erano stati confusi con meteoriti.

Per quanto riguarda le dimensioni, sono stati trovati blocchi con pesi variabili tra il mezzo kilogrammo e i due quintali. Il caso piu’ eclatante e’ proprio di una criometeora rinvenuta in Brasile e dal peso di ben 220 Kg.

Per completezza, vi riporto anche qualche articolo di giornale degli anni passati, con esempi analoghi accaduti in Italia:

Repubblica 2007

Corriere 2008

Come potete facilmente immaginare, la caduta di un blocco di ghiaccio, se avviene in una zona popolata, puo’ causare danni materiali a macchine ed abitazioni, sperando ovviamente che non finisca sulla testa di un ignaro passante.

Concludendo, il fenomeno delle magacriometeore non e’ ancora del tutto spiegato dalla scienza. I punti fermi sono che non si tratta di fenomeni spaziali, ma molto probabilmente generati nella nostra tropopausa. Fenomeni analoghi a quello accaduto in Marocco sono stati registrati in diverse parti del mondo, anche negli anni passati. Dunque, nessun fatto straordinario e’ accaduto in Marocco e assolutamente non e’ da vedere come un segnale premonitore di qualcosa che potrebbe accadere.

 

 

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

 

 

 

 

 

 

Misteriosi pilastri di luce?

11 Dic

Piu’ volte, in questo blog, abbiamo parlato di fenomeni apparentemente strani, che molto spesso vengono utilizzati da siti catastrofisti come un chiaro segnale della prossima fine del mondo.

Di argomenti di questo tipo, ne abbiamo ad esempio parlato raccontando dei suoni dell’apocalisse, delle nuvole di forma particolare apparse in qualche angolo del mondo o di strani oggetti visti in prossimita’ del Sole:

I misteriosi suoni dell’Apocalisse

Di nuovo i suoni dell’apocalisse

Una nuvola che fa pensare alla fine del mondo

Altra strana nube, questa volta in Giappone

Altra strana nube a Tulsa

Strano arcobaleno a Conca della Campania

Scoperta nuova nuvola?

Missile vicino al Sole?

Tutte, e dico tutte, le volte, analizzando questi fenomeni, ci siamo resi conto che in realta’ non c’era assolutamente nulla di nuovo o di non conosciuto dalla scienza. Semplicemente, vengono presi eventi non standard, cioe’ non proprio manifestabili tutti i giorni, per far credere che qualcosa di strano sia in corso a livello naturale.

In questi ultimi giorni, un presunto nuovo fenomeno naturale sta facendo parlare molti siti catastrofisti che ovviamente vogliono far credere che sia in corso qualcosa di straordinario.

Come forse avrete gia’ letto in qualche sito, ma sicuramente questi articoli verranno rimbalzati nei prossimi giorni su molti forum predisposti al copia/incolla, in diverse parti del mondo si starebbero manifestando i cosiddetti “pilastri di luce”, misteriosi fasci luminosi che appaiono improvvisamente all’orizzonte e che salgono verso il cielo.

Eccovi un esempio delle immagini che trovate in rete in questi giorni:

Foto di pilastri di luce apparsi in diverse parti del mondo

Foto di pilastri di luce apparsi in diverse parti del mondo

Devo dire che artisticamente, e dal punto di vista fotografico, si tratta di un fenomeno molto suggestivo. E’ necessario premettere che si tratta di foto reali, scattate in diverse parti del mondo, soprattutto nell’ultimo periodo.

Come potete facilmente immaginare, e come premesso, sul web si legge che questi fasci sarebbero una manifestazione esclusivamente degli ultimi giorni e indicherebbero un chiaro segnale alla ormai prossima fine del mondo. Alcuni, devo dire dotati di una buona fantasia, vedrebbero in questi pilastri dei segnali divini o delle strade utilizzabili per l’ascensione verso nuovi mondi o verso civilta’ aliene molto avanzate.

Cosa c’e’ di vero in tutto questo? Purtroppo, solo le foto.

Anche in questo caso, si tratta di un fenomeno molto ben conosciuto dalla scienza e molto spesso anche da fotografi professionisti che a volte si trovano a dover combattere questo effetto. Ovviamente nessun sito catastrofista vi dice di cosa si tratta in realta’, ma trovate solo titoli pomposi e articoli pieni di enfasi. Il tutto sempre condito dalla solita argomentazione che “la scienza non sa di cosa si tratta” e che “i ricercatori stanno cercando di dare una spiegazione a questo misterioso effetto”.

Niente di piu’ falso.

In termini tecnici, questo effetto e’ noto proprio come “pilastro di luce” o anche “colonna di luce”, dall’inglese “light pillar”.

A cosa e’ dovuto?

Come sappiamo bene, in atmosfera possiamo trovare gocce d’acqua. Se la temperatura e’ bassa, alcune di queste gocce possono trasformarsi in cristalli di ghiaccio.

Fin qui tutto bene.

Ora, immaginate di avere una sorgente di luce di fronte a voi bassa in angolo, cioe’ radente al vostro orizzonte. Se i cristalli di ghiaccio sono paralleli al terreno, e’ possibile che a causa della riflessione della luce sul ghiaccio, la sorgente di luce puntiforme appaia allargata formando un fascio esteso. Data l’orientazione dei cristalli, e’ evidente che i fasci di luce cosi’ formati avranno una direzione verticale, cioe’ rivolta verso il cielo.

Per meglio comprendere la causa dei pilastri di luce, possiamo far riferimento a questa immagine:

Meccanismo ottico di formazione dei light pillar

Meccanismo ottico di formazione dei light pillar

Come vedete, la luce emessa dalla sorgente a terra, viene riflessa sul ghiaccio e l’osservatore, sempre a terra e lontano dalla sorgente, vede in cielo una linea luminosa estesa verso l’alto. Questo e’ esattamente il meccanismo alla base dei “light pillar”.

Ora, perche’ proprio in questi ultimi giorni si stanno riportando testimonianza di pilastri di luce?

La spiegazione e’ molto piu’ semplice di quanto si creda. Come abbiamo visto, per poter formare i pilastri e’ necessario che ci siano molecole d’acqua in atmosfera e che queste vengano ghiacciate. Quale momento migliore di un bel piovoso inizio inverno? Come potete capire, la spiegazione del fenomeno e’ proprio stagionale. Le basse temperature permettono il congelamento dell’acqua in atmosfera creando le condizini adatte per il fenomeno.

A questo punto, facciamo un esercizio semplice. Andiamo a rivedere le foto pubblicate prima e capiamo l’origine dei pilastri. Come vedete subito, in 3 foto su 4, la sorgente della colonna luminosa e’ il Sole basso all’orizzonte. Il tramonto e’ infatti uno dei momenti migliori per poter osservare fenomeni di questo tipo. Quando il Sole e’ basso, intorno agli 8-10 gradi all’orizzonte, si hanno le condizioni ottimali per la formazione dei pilastri. Vista l’alta probabilita’ di questi fenomeni, molto spesso ci si riferisce a questi chiamandoli proprio “sun pillar” per indicare che la sorgente e’ il Sole stesso.

Nella quarta foto invece, i numerosi pilastri visibili, sono dovuti a diverse sorgenti luminose poste dietro all’abitazione in primo piano. Come vedete, la foto e’ stata scattata da una posizione praticamente parallela al terreno e dunque alla stessa altezza delle sorgenti di luce che provocano i pilastri.

Quest’ultimo esempio in particolare, ci dimostra che la formazione dei pilastri di luce puo’ essere provocata indipendentemente sia da sorgenti naturali, come il Sole, che da sorgenti artificiali.

Dunque? Cosa c’e’ di particolare e misterioso in questi fenomeni?

Alla luce di quanto dimostrato, assolutamente nulla. Anche in questo caso, si tratta di fenomeni ben conosciuti dalla scienza e che di certo non hanno fatto la loro apparizione negli ultimi giorni.

Forse, sarebbe il caso che molti siti catastrofisti prima di pubblicare certe notizie, provassero a documentarsi o, come in questo caso, a studiare un po’ di ottica, tra l’altro molto semplice poiche’ basata solo sulla riflessione della luce, fenomeno noto praticamente a tutti.

Come sempre raccomandiamo, non credete ai titoli sensazionalistici che trovate in rete. Molto spesso, la spiegazione di alcuni fenomeni e’ molto piu’ semplice di quanto vorrebbero farvi credere. Come capite bene, un’analisi scientifica e profonda delle profezie del 2012, ci consente di parlare di scienza e di affrontare argomenti molto spesso poco noti e che possono aumentare il nostro bagaglio culturale indipendentemente dal 21 Dicembre. Per partire dall’analisi delle profezie del 2012, ma soprattutto per leggere un libro di divulgazione della scienza, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

Tromba d’aria a Taranto

29 Nov

Questa mattina, intorno alle 10.30, si e’ verificata una violenta tromba d’aria a Taranto. Attualmente c’e’ un disperso e numerosi feriti. Il fenomeno ha causato ingenti danni strutturali, soprattutto alle acciaierie dell’Ilva.

In passato, abbiamo gia’ parlato di tornado in questo post:

– Tornado di Fuoco in Australia

In queste ultime ore, ho ricevuto diversi messaggi da parte di utenti, che mi chiedevano il mio punto di vista sulla cosa. Come potete facilmente immaginare, questo fenomeno e’ stato subito messo in relazione con gli eventi del 21 Dicembre e molte fonti web vedrebbero nella tromba d’aria un chiaro segnale premonitore della prossima fine del mondo.

Ora, alla luce dei dispersi e, secondo alcune fonti, anche delle vittime da accertare, lungi da me ridurre il discorso ad un semplicistico ragionamento scientifico. Quello che pero’ vorrei discutere e’ il perche’ si formano le trombe d’aria e se effettivamente questo fenomeno ha un significato di eccezionalita’.

Prima di tutto, come si forma una tromba d’aria?

L’insorgere di questo genere di fenomeni e’ strettamente legato alle condizioni atmosferiche. Quando si e’ in presenza di correnti d’aria calda negli strati inferiori e di correnti d’aria fredda negli strati piu’ alti, possono innescarsi fenomeni turbolenti. A causa della differenza di peso, l’aria calda degli strati sottostanti tende a salire verso l’alto, mentre quella fredda e’ spinta verso il basso. Se le condizioni delle correnti lo consentono, questo movimento di masse d’aria puo’ provocare un cilindro d’aria rotante intorno ad un asse perpendicolare al terreno.

Processo di formazione di una tromba d’aria

A questo punto, la continua spinta delle correnti d’aria calda verso l’alto, puo’ allungare il cilindro d’aria verso l’alto creando appunto la tromba d’aria.

Le condizioni atmosferiche migliori per la formazione di una tromba d’aria si hanno in concomitanza con un forte temporale. In questo caso, la presenza di cumulonembi puo’ offrire le condizioni di temperatura e pressione migliori per la creazione del turbine iniziale.

Il diametro alla base di una tromba d’aria puo’ variare tra le decine di metri fino anche a 500 metri, con altezze che vanno dai 100 metri fino anche ad 1 Km. Queste formazioni ventose, una volta create, possono resistere per tempi anche lunghi, percorrendo tragitti dell’ordine anche di qualche kilometro.

A differenza di quanto si potrebbe pensare, le trombe d’aria sono un fenomeno possibile nella zona mediterranea, anche se con probabilita’ di formazione diversa in base alla regione considerata. Per completezza, vi riporto anche una mappa del NOAA con l’indicazione delle aree mondiali di maggior incidenza di trombe d’aria:

Zone del mondo con maggior incidenza di trombe d’aria

Come vedete, l’Italia non e’ assolutamente immune a questo genere di fenomeni.

Cosi’ come avviene per i terremoti, anche le trombe d’aria vengono classificate in una scala specifica in base al loro potere distruttivo. Questa classificazione prende il nome di scala Fujita e presenta 6 livelli distinti da F0, il meno distruttivo, fino a F5, considerato catastrofico. Da quanto detto, capite bene come la classificazione di questo fenomeni richieda l’analisi di diversi fattori, quali la durata della tromba d’aria, la velocita’ dei venti, il diametro alla base, ecc. A titolo di esempio, una tromba d’aria di classe F0, per intenderci in grado solo di spezzare i rami degli alberi, presenta venti fino ad un centinaio di Km/h.

Per quanto riguarda la probabilita’ di formazione, la maggior parte delle trombe d’aria ricade nel grado F0. Solo il 5% dei fenomeni supera il grado F3 e di queste solo lo 0.1% ha il grado F5 di distruzione massima.

Come sappiamo bene, il maggior numero e la maggior intensita’ di questi fenomeni avvengono, ad esempio, negli Stati Uniti. In questo caso, a differenza dell’Italia, la maggior intensita’ e’ proprio dovuta alla geomorfologia del terreno che offre le condizioni ottimali per la formazione e la propagazione dei vortici.

Fatta questa doverosa premessa, torniamo al caso di Taranto.

Alla luce di quanto detto, capiamo subito che la formazione di una tromba d’aria in queste regioni, non ha assolutamente carattere di eccezionalita’. A questo punto pero’, si potrebbe obiettare dicendo che l’intensita’ del fenomeno e’ stata molto superiore rispetto a quelle a cui siamo abituati.

Cosa possiamo dire a riguardo?

La tromba d’aria di Taranto e’ stata classificata come F2 nella scala Fujita. Ripensiamo a quanto detto riguardo alla formazione delle trombe d’aria. Ruolo fondamentale in questi processi e’ la presenza di aria calda negli strati bassi e di correnti di aria fredda negli strati piu’ alti. Se ci pensiamo bene, nei giorni scorsi, le temperature in Italia sono state decisamente sopra la media. Proprio in queste ultime ore invece, stiamo assistendo all’arrivo di correnti d’aria da nord molto piu’ fredde e che stanno causando una diminuzione delle temperature in tutta la penisola. Detto questo, capite bene che le condizioni di temperatura richiesta per la formazione di una tromba d’aria erano sicuramente presenti.

Riguardo invece all’intensita’ del fenomeno, possiamo consultare gli archivi storici per cercare di capire quali sono le intensita’ che si sono verificate nel passato in Italia.

Nel 1957 nella zona dell’Oltrepo’ Pavese si e’ verificata una tromba d’aria stimata di grado F4. Nel 1970, a Venezia, si e’ verificato un altro fenomeno, sempre di intensita’ F4, che causo’ diverse vittime. Esistono poi moltissimi altri esempi documentati in Italia di trombe d’aria di intensita’ F2 ed F3, cioe’ uguali o superiori a quello di Taranto. Senza ombra di dubbio poi, il tornado piu’ violento registrato in Italia fu quello che si scateno’ nel 1930 in provincia di Treviso, stimato di grado F5, il massimo della scala Fujita, con venti fino a 500 Km/h. Ovviamente in questo caso si tratto’ di un fenomeno del tutto eccezionale per il nostro paese.

Come vedete, i nostri archivi storici sono ricchi di fenomeni di questo tipo, anche di intensita’ superiori a quelle di Taranto, avvenuti in diverse zone della penisola.

Concludendo, da quanto visto in questo articolo, le condizioni meteo presenti in questi giorni offrivano sicuramente le caratteristiche adatte per la formazione di trombe d’aria. La nostra penisola e’ soggetta a fenomeni di questo tipo e, come visto consultando gli archivi storici, ci sono moltissime testimonianze e documenti che mostrano fenomeni anche piu’ violenti avvenuti negli anni passati. Grazie a queste considerazioni, possiamo smentire l’eccezionalita’ del fenomeno di Taranto e ovviamente ogni possibile connessione con la fine del mondo e con il 21 Dicembre.

Per analizzare i fenomeni attesi per la fine del lungo computo Maya, ma soprattutto per parlare in modo semplice ed accessibile a tutti di scienza, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.