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L’universo e’ stabile, instabile o meta-stabile?

25 Mar

Negli ultimi articoli, complici anche i tantissimi commenti e domande fatte, siamo tornati a parlare di ricerca e delle ultime misure scientifiche che tanto hanno fatto discutere. Come fatto notare pero’, molto spesso, queste discussioni che dovrebbero essere squisitamente scientifiche lasciano adito ad articoli su giornali, anche a diffusione nazionale, che male intendono o approfittano del clamore per sparare sentenze senza senso e, lasciatemelo dire, assolutamente fuori luogo.

In particole, nell’articolo precedente, abbiamo discusso l’ultima misura della massa del quark top ottenuta mediante la collaborazione dei fisici di LHC e del Tevetron. Questo risultato e’ il piu’ preciso mai ottenuto prima e ci consente, di volta in volta, di migliorare la nostra conoscenza, come spesso ripeto, sempre troppo risicata e assolutamente lontana dalla comprensione del tutto.

Per discutere la misura della massa del top, siamo partiti da una notizia apparsa sui giornali che parlava di un universo pronto a dissolversi da un istante all’altro. Premesso che, come fatto notare, questa notizia era completamente campata in aria, su suggerimento di una nostra cara lettrice, ci e’ stato chiesto di discutere con maggior dettaglio quello che molti chiamano il destino ultimo del nostro universo. Come forse avrete sentito, su alcune fonti si parla spesso di universo stabile, instabile o meta-stabile farfugliando, nel vero senso della parola, come questa particolarita’ sia legata alla massa di qualche particella.

Cerchiamo dunque di spiegare questo importante e non banale concetto cercando sempre di mantenere un approccio quanto possibile divulgativo.

Per prima cosa, dobbiamo tornare a parlare del bosone di Higgs. Come forse ricorderete, in un articolo specifico:

Bosone di Higgs, ma che sarebbe? 

abbiamo gia’ affrontato la sua scoperta, cercando in particolare di spiegare il perche’ l’evidenza di questa particella sarebbe cosi’ importnate nell’ambito del modello standard e della fisica delle alte energie. Come fatto notare pero’, anche in questo caso, parliamo ancora di “evidenza” e non di “scoperta”. Visto che me lo avete chiesto direttamente, ci tengo a sottolineare questa importante differenza.

Come sapete, la fisica e’ detta una “scienza esatta”. Il motivo di questa definizione e’ alquanto semplice: la fisica non e’ esatta perche’ basata su informazioni infinitamente esatte, ma perche’ ogni misura e’ accompagnata sempre da un’incertezza esattamente quantificata. Questa incertezza, e’ quella che comunemente viene chiamato “errore”, cioe’ il grado di confidenza statistico che si ha su un determinato valore. Per poter parlare di evidenza, e’ necessario che la probabilita’ di essersi sbagliati sia inferiore di un certo valore, ovviamente molto basso. Per poter invece gridare alla scoperta, la probabiita’ statistica che quanto misurato sia un errore deve essere ancora piu’ bassa. Questo grado di confidenza, ripeto prettamente statistico, e’ quello che spesso sentiamo valutare riferendosi alla “sigma” o “all’incertezza”.

Bene, tornando al bosone di Higgs, perche’ si dice che ancora non c’e’ la sicurezza che quanto osservato sia proprio quell’Higgs che cerchiamo? Semplice, il grado di confidenza, non ci consente ancora di poter affermare con sicurezza statistica che la particella osservata sia proprio il bosone di Higgs che cerchiamo e non “un” bosone di Higgs o un’altra particella. Come ormai sappiamo, il bosone di Higgs tanto cercato e’ proprio quello relativo al campo di Higgs che determina la massa delle particelle. Per poter essere quel bosone, la particella deve essere, in particolare, scalare e con spin zero. Che significa? Praticamente, queste sono le caratteristiche che definiscono l’identikit dell’Higgs che cerchiamo. Se per quanto riguarda il fatto di essere scalare siamo convinti, per lo spin della particella, dal momento che decade in due fotoni, potrebbe avere spin 0 o 2. Per poter essere sicuri che lo spin sia proprio zero, sara’ necessario raccogliere ancora piu’ dati per determinare con sicurezza questa proprieta’ anche se statisticamente possiamo escludere con una certa incetezza che lo spin sia 2.

Detto questo, e supposto, con una buona confidenza statistica, che quanto trovato sia proprio il bosone di Higgs, sappiamo che la massa trovata per questa particella e’ 125.6 GeV con un un’incertezza totale di 0.4 GeV. Questo valore della massa ha pero’ aperto le porte per una discussione teorica molto accesa e di cui si inizia a parlare anche sui giornali non prettamente scientifici.

Perche’?

Come anticipato, la massa del bosone di Higgs determina la condizione di stabilita’ o instabilita’ del nostro universo. Perche’ proprio l’Higgs? Ovviamente, questo bosone e’ correlato con il campo scalare di Higgs, cioe’ quello che assegna la massa delle particelle. Ora pero’, nel modello standard, troviamo particelle che hanno masse anche molto diverse tra loro. Se osserviamo i quark, passiamo dall’up, il piu’ leggero, al top, il piu’ pesante, con una differenza di massa veramente enorme per particelle che appartengono alla stessa “famiglia”. Detto questo, per determinare la condizione di equilibrio, e tra poco spiegheremo cosa significa, del nostro universo, e’ possibile ragionare considerando proprio le masse dell’Higgs e del top.

In che modo?

Senza spendere troppe parole, vi mostro un grafico molto significativo:

 

Stabilita' dell'universo data dalla correlazione delle masse Top-Higgs

Stabilita’ dell’universo data dalla correlazione delle masse Top-Higgs

Cosa significa questo grafico? Come potete vedere, incrociando il valore della massa del top con quella dell’Higgs e’ possibile capire in quale zona ci troviamo, appunto: stabile, instabile o meta-stabile. Scientificamente, queste sono le condizioni in cui puo’ trovarsi quello che e’ definito vuoto quantomeccanico dell’universo. Se l’universo fosse instabile, allora sarebbe transitato in una successione di stati diversi senza poter formare strutture complesse dovute all’evoluzione. Come potete facilmente capire, in questo caso, noi oggi non saremo qui ad interrogarci su come e’ fatto l’universo dal momento che non avremmo avuto neanche la possibilita’ di fare la nostra comparsa. In caso di universo stabile invece, come il termine stesso suggerisce, tutto rimane in uno stato stazionario senza grosse modificazioni. Meta-stabile invece cosa significa? Questo e’ un termine ricavato direttamente dalla termodinamica. Detto molto semplicemente, un sistema meta-stabile si trova in una posizione di minimo di energia non assoluto. Cioe’? Detto in altri termini, il sistema e’ in uno stato di equilibrio, ma sotto particolari condizioni puo’ uscire da questo stato e scendere verso qualcosa di piu’ stabile ancora. Per capirlo meglio, immaginate di mettere una scodella sul pavimento con dentro una pallina. Se muovete di poco la pallina questa oscillera’ e ricadra’ sul fondo, posizione di equilibrio meta-stabile. Se date un colpo piu’ forte, la pallina uscira’ dalla scodella e andra’ sul pavimento. A questo punto pero’ il vostro sistema immaginario ha raggiunto la posizione piu’ stabile.

Ora, capite bene quanto sia importante e interessante capire che tipo di sistema e’ il nostro universo per determinare eventuali e future evoluzioni temporali che potrebbero avvenire. Come visto nel grafico precedente, per capire lo stato dell’universo possiamo valutare le masse del top e dell’Higgs.

Cosa otteniamo con i valori delle masse oggi conosciuti? Come potete vedere, come per un simpatico scherzo, la massa dell’Higgs ci posizione proprio nella strettissima zona di meta-stabilita’ del nostro universo. Come anticipato, il fatto di non essere nella zona di instabilita’ e’ assolutamente comprensibile pensando al fatto che noi oggi siamo qui. Certo, una massa superiore a 126 GeV ci avrebbe piazzato nella zona stabile dove, come si dice nelle favole, “vissero felici e contenti”. Cosa comporta il fatto di essere nella regione di meta-stabilita’? Come qualcuno, incurante della scienza, cerca di farvi credere, siamo in bilico su una corda. Il nostro universo da un momento all’altro potrebbe transitare verso uno stato piu’ stabile modificando radicalmente le proprieta’ del vuoto quantomeccanico. In questo caso, il nostro universo collasserebbe e segnebbe la nostra fine.

E’ vero questo?

Assolutamente no. Prima di tutto, cerchiamo di ragionare. Come detto, la massa attuale del bosone di Higgs e’ 125.6+/-0.4 GeV. Questo significa che entro una certa probabilita’, piu’ del 15%, la massa del bosone potrebbe essere maggiore di 126 GeV. In questo caso la misura sarebbe pienamente della regione “stabile” dell’universo. Ovviamente, per poter determinare con precisione questo valore e’ necessario ridurre l’incertezza che accompagna la misura in modo da “stringere” l’intervallo entro cui potrebbe essere compresa questa massa.

Se anche l’universo fosse in uno stato meta-stabile, non possiamo certo pensare che da un momento all’altro questo potrebbe uscire dallo stato di equilibrio e transitare verso altro se non in particolari condizioni. Vi ripeto nuovamente come in questo caso ci stiamo muovendo all’interno di ragionamenti prettamente teorici in cui gli stessi principi della fisica che oggi conosciamo potrebbero non essere validi. Secondo alcuni infatti, la stessa evoluzione dell’universo che ha portato oggi fino a noi potrebbe essere stata possibile proprio grazie alla natura meta-stabile del vuoto quantomeccanico.

Come ricorderete, in questi articoli:

Universo: foto da piccolo

Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

cosi’ come in tutti quelli richiamati a loro volta, abbiamo parlato dell’inflazione, cioe’ di quel particolare periodo nell’evoluzione dell’universo che ha portato ad una notevole espansione in tempi brevissimi. Conseguenza dell’inflazione e’ l’avere un universo omogeneo ed isotropo ed in cui le fluttuazione della radiazione di fondo sono molto ridotte. Bene, il bosone di Higgs potrebbe avere avuto un ruolo decisivo per l’innesco del periodo inflazionario. Secondo alcune teorie, infatti, le condizioni fisiche per poter accendere l’inflazione potrebbero essere state date da una particella scalare e l’Higgs potrebbe appunto essere questa particella. Se proprio devo aprire una parentesi, per poter affermare con sicurezza questa cosa, dobbiamo essere sicuri che la fisica che conosciamo oggi possa essere applicata anche in quella particolare fase dell’universo, cioe’ che i modelli attualmente conosciuti possano essere estrapolati a quella che viene comunemente definita massa di Planck dove tutte le forze fondamentali si riunificano. Ovviamente, per poter affermare con sicurezza queste teorie sono necessarie ancora molte ricerche per determinare tutti i tasselli che ancora mancano a questo puzzle.

Seguendo questa chiave di lettura, il fatto di essere in un universo meta-stabile, piu’ che un rischio potrebbe essere stata proprio la caratteristica che ha permesso l’evoluzione che poi ha portato fino ai giorni nostri, con la razza umana presente sulla Terra.

Altro aspetto curioso e importante della meta-stabilita’ dell’universo e’ la possibilita’ di includere i cosiddetti multiversi. Detto molto semplicemente, il fatto che l’universo sia meta-stabile apre gli scenari ad una serie di universi paralleli tutti uno di seguito all’altro caratterizzati da valori continui di alcuni parametri fisici. Non si tratta di racconti fantascientifici o di fantasia ma di vere e proprie teorie fisiche riguardanti il nostro universo.

Concludendo, la scoperta, o l’evidenza, del bosone di Higgs e’ stata sicuramente un ottimo risultato raggiunto dalla fisica delle alte energie, ma certamente non un punto di arrivo. La misura, ancora solo preliminare, della massa della particella apre le porte a scenari di nuova fisica o di considerazioni molto importanti circa la natura del nostro stesso universo. Come visto in questo articolo, quelli che apparentemente potrebbero sembrare campi del sapere completamente diversi e lontani, l’infinitamente piccolo e l’infinitamente grande, sono in realta’ correlati tra loro proprio da singole misure, come quella della massa dell’Higgs. A questo punto, capite bene come lo scneario si fa sempre piu’ interessante e sara’ necessario fare ancora nuove ricerche prima di arrivare a qualcosa di certo.

 

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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L’universo che si dissolve “improvvisamente”

21 Mar

Nella sezione:

Hai domande o dubbi?

una nostra cara lettrice ci ha chiesto lumi su una notizia apparsa in questi giorni sui giornali che l’ha lasciata, giustamente dico io, un po’ perplessa. La notizia in questione riguarda l’annuncio fatto solo pochi giorni fa della nuova misura della massa del quark top.

Perche’ questa notizia avrebbe suscitato tanto clamore?

Senza dirvi nulla, vi riporto un estratto preso non da un giornale qualsiasi, che comunque a loro volta hanno copiato da qui, ma dalla principale agenzia di stampa italiana:

Il più pesante dei mattoni della materia, il quark top, ha una misura più precisa e la sua massa, con quella del bosone di Higgs, potrebbe essere la chiave per capire se viviamo in un universo instabile, al punto di dissolversi improvvisamente.

Universo che si dissolve “improvvisamente”?

Vi giuro che vorrei mettermi a piangere. Solo pochi giorni fa abbiamo parlato di tutte quelle cavolate sparate dopo l’annuncio della misura di Bicep-2:

Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

Due notizie cosi’ importanti dal punto di vista scientifico accompagnate da sensazionalismo catastrofista nella stessa settimana sono davvero un duro colpo al cuore.

Al solito, e come nostra abitudine, proviamo a spiegare meglio l’importanza della misura ma, soprattutto, cerchiamo di capire cosa dice la scienza contrapposto a quello che hanno capito i giornali.

In diversi articoli abbiamo parlato di modello standard discutendo la struttura della materia che ci circonda e, soprattutto, presentando quelle che per noi, ad oggi, sono le particelle fondamentali, cioe’ i mattoni piu’ piccoli che conosciamo:

Due parole sull’antimateria

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Bosone di Higgs …. ma che sarebbe?

Se ci concentriamo sui quark, vediamo che ci sono 6 componenti che, come noto, sono: up, down, strange, charm, bottom e top. Come gia’ discusso, i primi due, up e down, sono quelli che formano a loro volta protoni e neutroni, cioe’ le particelle che poi formano i nuclei atomici, dunque la materia che ci circonda.

Bene, il quark top e’ il piu’ pesante di questi oltre ad essere l’ultimo ad essere stato scoperto. Il primo annuncio di decadimenti con formazione di quark top e’ stato fatto nel 1995 grazie alla combinazione dei risultati di due importanti esperimenti del Fermi National Accelerator Laboratory di Batavia, nei pressi di Chicago. A questi esperimenti, oggi in dismissione, ma la cui analisi dei dati raccolti e’ ancora in corso, partecipavano e partecipano tuttora moltissimi fisici italiani dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

La cosa piu’ sorprendente del quark top e’ la sua enorme massa, circa 170 GeV, che lo rende la particella elementare piu’ pesante mai trovata. Per darvi un’idea, il top e’ circa 180 volte piu’ pesante di un protone con una massa paragonabile a quella di un atomo di oro nel suo complesso. Il perche’ di una massa cosi’ elevata e’ una delle chiavi per capire i meccanismi che avvengono a livello microscopico e che, come e’ normale pensare, determinano il comportamento stesso del nostro universo.

Bene, cosa e’ successo in questi giorni?

Come avete letto, nel corso della conferenza:

Rencontres de Moriond

che si svolge annualmente a La Thuille in Val d’Aosta, e’ stata presentata una nuova misura della massa del quark top. Prima cosa importante da dire e’ che la misura in questione viene da una stretta collaborazione tra i fisici di LHC e quelli che analizzano i dati del Tevatron, cioe’ il collissore dove nel 1995 fu scoperto proprio il top. Queste due macchine sono le uniche al mondo, grazie alla grande energia con cui vengono fatti scontrare i fasci, in grado di produrre particelle pesanti come il quark top.

Dalla misurazione congiunta di LHC e Tevatron e’ stato possibile migliorare notevolmente l’incertezza sulla massa del top, arrivando ad un valore molto piu’ preciso rispetto a quello conosciuto fino a qualche anno fa.

Cosa comporta avere un valore piu’ preciso?

Come potete immaginare, conoscere meglio il valore di questo parametro ci consente di capire meglio i meccanismi che avvengono a livello microscopico tra le particelle. Come discusso parlando del bosone di Higgs, il ruolo di questa particella, e soprattutto del campo scalare ad essa associato, e’ proprio quello di giustificare il conferimento della massa. Se il  top ha una massa cosi’ elevata rispetto agli altri quark, il suo meccanismo di interazione con il campo di Higgs deve essere molto piu’ intenso. Inoltre, il quark top viene prodotto da interazioni forti, ma decade con canali deboli soprattutto producendo bosoni W. Non sto assolutamente cercando di confondervi. Come visto negli articoli precedenti, il W e’ uno dei bosoni messaggeri che trasportano l’interazione debole e che e’ stato scoperto da Carlo Rubbia al CERN. Detto questo, capite come conoscere con precisione la massa del top, significhi capire meglio i meccanismi che avvengono tra top, W e campo di Higgs. In ultima analisi, la conoscenza di questi modelli e’ fondamentale per capire perche’, durante l’evoluzione dell’universo, si sono formate particelle cosi’ pesanti ma anche per capire se esistono meccanismi di decadimento non ancora considerati o anche effetti, come vengono definiti, di nuova fisica che possono mettere in discussione o integrare il modello standard delle particelle.

Concludendo, la spiegazione della frase “universo che si dissolve improvvisamente” non significa nulla. Una misura piu’ precisa della massa del top implica una migliore conoscenza dei modelli ora utilizzati e soprattutto apre le porte per capire meglio cosa e’ avvenuto durante durante i primi istanti di vita dell’universo. Al solito pero’, anche sulla scia del tanto citato annuncio di Bicep-2, si e’ ben pensato di sfruttare l’occasione e trasformare anche questa importante notizia in un teatrino catastrofista. Per chi interessato ad approfondire, vi riporto anche il link di ArXiv in cui leggere l’articolo della misura in questione:

ArXiv, quark top

 

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

Ancora sulla fusione fredda

4 Ago

Eccoci qui, tornati dalle vacanze, e pronti a ricominciare di nuovo con il blog. In questo contesto, il “ricominciare” suona quanto mai azzeccato, proprio per l’argomento che vogliamo andare a trattare in questo post.

In una discussione del forum, che per chi lo avesse perso e’ sempre disponibile a questo indirizzo:

Psicosi, forum

e’ stato richiamato in causa il discorso E-Cat di Rossi ed i relativi fenomeni LENR, cioe’ le reazioni nucleari a bassa energia.

Di questo argomento avevamo parlato in dettaglio in questo articolo:

E-cat meraviglia o grande bufala?

Come visto, l’occasione per parlare di questo argomento era venuta quando molti siti internet avevano parlato finalmente della prova indipendente fatta da scienziati. Come sapete bene, non per essere fondamentalista della scienza ne’ tantomeno per denigrare qualcuno senza i presupposti, ad oggi, non vi e’ nessun test indipendente, ma soprattutto fatto seguendo i criteri del metodo scientifico, che mostri la veridicita’ di quanto affermato dall’inventore dell’E-Cat.

Nel post precedente, avevamo visto come la presunta prova indipendente, in realta’ tanto indipendente non lo era. Prima di tutto, dobbiamo rimarcare il fatto che l’articolo successivamente pubblicato non aveva passato nessuna procedura di “peer review”, essendo un paper pubblicato su ArXiv, cioe’ sul database della Cornell University. Come evidenziato, non voglio criticare gli scienziati intervenuti alla dimostrazione, conoscendone personalmente due, ma le tante voci apparse su internet non sono in realta’ veritiere rispetto a quanto accaduto.

L’aspetto fondamentale da tenere a mente e’ che gli scienziati dell’Universita’ di Uppsala in Svezia, non hanno eseguito personalmente il test sull’E-Cat, ma si sono limitati al ruolo di spettatori. Il sistema, cosi’ come era preparato, presentava molte parti oscure paragonabili a scatole nere. Anche la misurazione del calore eseguita mediante termocamera, presenta delle incertezze della misura non facilmente preventivabili e che possono falsare notevolmente il risultato finale.

Detto questo, nell’articolo di ArXix, che potete leggere a questo link gia’ riportato nel precedente articolo:

ArXiV Uppsala

si evidenzia come, “dai dati osservati”, la quantita’ di calore prodotta dal macchinario fosse notevolmente superiore a quella di una qualsiasi reazione chimica, cosa che farebbe pensare ad una reazione di tipo nucleare.

Come visto nel precedente post, quali sono le critiche che avevamo mosso? Se si trattasse di reazione nucleare, ci dovrebbe essere emissione di una qualche forma di radiazione, in realta’ non osservata. I ricercatori non hanno assistito alla preparazione del combustibile, cioe’ della miscela Idrogeno-Nichel piu’ catalizzatore, preparata in precedenza da Rossi. Il rame prodotto, che e’ quello che farebbe pensare ad una fusione, non presentava percentuali di isotopi diversi rispetto al rame comunemente commerciale. Detto con un po’ di malignita’, quel rame potrebbe essere stato comprato e messo nella camera solo per far pensare ad un fenomeno di fusione.

Senza ripercorrere le conclusioni che abbiamo raggiunto nel precedente articolo, il nostro punto di vista e’ abbastanza scettico. Non voglio demonizzare i fenomeni LENR pero’, in assenza di prove scientifiche che dimostrino l’esistenza di queste reazioni, e’ difficile da mandare giu’, o megio credere, a questo risultato. Ovviamente, molti alzano gli scudi e parlano di segreto industriale da mantenere. Proprio in virtu’ di questo aspetto, viene mantenuto il segreto sulla preparazione del combustibile e su alcune parti fondamentale dell’apparato. Bene, se anche fosse vero questo, allora non si puo’ pretendere di “credere” all’E-Cat. Quando ci sara’ questa fantomatica versione comerciale, che vi ricordo aspettiamo da anni, allora diremo che la cosa e’ possibile. Scientificamente, non possiamo “credere” a qualcosa, c’e’ bisogno di prove.

Detto questo, solo pochi giorni fa, la greca Defkalion, un tempo ditta collaboratrice di Rossi, ha mandato in diretta streaming una nuova dimostrazione di un dispositivo molto simile all’E-Cat, l’R5. Le differenze fondamentali tra i due sistemi sarebbero nella temperatura di esercizio e nella pressione richiesta in camera. Per il resto, il principio di “funzionamento” sarebbe lo stesso.

Potete vedere lo streaming a questo indirizzo:

Streaming Defkalion

Vi premetto subito che lo streaming e’ stato seguito anche da una platea di addetti ai lavori della conferenza ICCF-18 sulla fusione fredda. Come al solito, nell’esperimento si mostrava un sistema in grado di produrre molta piu’ energia di quella assorbita. Come potete facilmente immaginare pero’, in seguito alla diretta, sono piovute decine di domande dagli esperti della conferenza sui metodi di misurazione del calore, sulle parti, come al solito, tenute nascoste, sul combustibile utilizzato, ecc. Ovviamente, domande che non hanno avuto una risposta. Per essere sinceri, la Defkalion ha dato delle risposte sommarie tramite un’intervista, ma poi si e’ limitata a dire che l’esperimento non era un vero test di funzionamento, bensi’ una mera dimostrazione sul sistema utilizzato. Al solito, tanto fumo e assolutamente niente arrosto.

Prima di concludere, vorrei pero’ tornare sul discorso E-Cat e Universita’ di Uppsala. Sulla rete gira la notizia, assolutamente non confermata, che Rossi sarebbe pronto a costruire una centrale da 1MW utilizzando il suo E-Cat. Personalmente, la cosa mi farebbe immensamente piacere. Come detto in precedenza, capisco molto bene, anche da scienziato, l’anima commerciale della cosa. Proprio per questo motivo, aspetto ansiosamente, ormai da troppo tempo, un qualcosa di commerciale da vedere, studiare e, ovviamente, comprare.

A seguito dell’articolo di ArXiv, ne e’ stato pubblicato un altro, sempre nello stesso archivio, di risposta alle osservazioni sul test di Rossi. Ecco il link all’articolo:

ArXiv, commento

Questi articoli sono tutti liberamente scaricabili e leggibili anche senza abbonamento. Come potete vedere, anche questo articolo e’ a firma di due ricercatori dell’Universita’ di Uppsala,i professori Ericsson e Pomp. Mentre nel primo articolo i ricercatori coinvolti erano esperti di campi diversi, fisica sperimentale, teorica, radioprotezione, ecc, Ericsson e Pomp sono due professori di fisica nucleare.

Nell’articolo vengono mosse pesanti critiche al primo report, non solo per la preparazione specifica dei ricercatori coinvolti nel primo test ma anche per il fatto che due di questi scienziati conoscono personalmente Rossi, hanno partecipato a diversi test e in passato hanno espresso apprezzamenti sull’E-cat. Certo, se vogliamo parlare di “risultato indipendente”, queste evidenze farebbero mal pensare pero’, ragionandoci su, immaginate questo scenario: avete costruito una macchina strabiliante con risultati eccezionali, avete bisogno di un risultato indipendente, a chi vi rivolgereste? Sicuramente la prima scelta ricadrebbe su qualcuno che conoscete. Personalmente, la cosa non mi scandalizza piu’ di tanto. Essendo poi tutti i ricercatori della stessa universita’, non vorrei ci fossero attriti pregressi che hanno spinto a questa diatriba.

Tolto il gossip scientifico, che non interessa a questo blog, ragioniamo invece sul discorso scienza. L’articolo di Ericsson e Pomp, muove esattamente le stesse critiche al sistema e alla prova che avevamo fatto noi nell’articolo precedente. In particolare, si evidenzia l’assoluta mancanza di uno schema elettrico, della preparazione del campione, dei cavi connessi al sistema per evitare che ci siamo linee secondarie di alimentazione non considerate. Soprattutto, viene discussa la possibilita’ di errore sperimentale nella misura del calore attraverso la termocamera e la frazione di isotopi di rame prodotti, oltre ovviamente alla mancanza di radiazione emessa.

Detto questo, capite bene che non stiamo muovendo un’accusa gratuita nei confronti di Rossi, ci stiamo limitando ad analizzare i fatti. Al momento, non si sono prove della veridicita’ delle affermazioni fatte. Ci mettiamo una pietra sopra? Assolutamente no, la scienza insegna ad essere aperti di mente. Se, un giorno, ci trovassimo tra le mani un E-cat che assorbe un’energia X e ne produce in uscita X per un coefficiente maggiore di 1, ben venga il risultato estremamente importante per la societa’. Fino a questo punto pero’, parlare di E-Cat, Rossi, LENR, ecc, e’ paragonabile a parlare di “fede”. Voglio crederci perche’ mi va. Benissimo. Pero’, signori miei, a tutti quelli che gestiscono pagine sull’argomento e che proclamano un complotto della scienza, non fate credere che ci siano prove sperimentali dei risultati perche’, come visto, di queste non vi e’ assolutamente traccia.

 

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

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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E-Cat meraviglia o grande bufala?

30 Mag

Viste le numerose richieste di informazioni, chiarimenti e spiegazioni che ho ricevuto, ho deciso di scrivere questo articolo sull’E-Cat. Perche’ non l’ho fatto prima? Semplicemente perche’, a mio avviso, e ne riparleremo dopo, mancavano dei presupposti essenziali per parlare di questa presunta invenzione in termini scientifici.

Ora cosa e’ cambiato?

A parte le numerose richieste ricevute, la rete e’ letteralmente esplosa in questi giorni perche’ sembrerebbe che finalmente sia arrivata la dimostrazione indipendente del funzionamento di questo prodigio.

Bene, analizziamo i fatti e cerchiamo di capire meglio di cosa stiamo parlando.

Per chi non lo sapesse, l’E-Cat e’ una presunta invenzione di Andrea Rossi che produrrebbe energia in un modo non noto. Mi spiego meglio. Si tratta di una sorta di generatore, alimentato da corrente elettrica, che pero’ produce piu’ energia di quanta ne assorbe. E’ strano questo? Assolutamente no. Non pensate che si stia violando qualche principio fisico basilare, semplicemnte si potrebbe sfruttare una qualche reazione chimica, fisica o sconosciuta mediante la quale si innescano dei processi esoenergetici, cioe’ che producono energia.

Poiche’ questo punto e’ molto importante, cerchiamo di capirlo bene e in modo semplice. Prendiamo, ad esempio, la fissione nucleare. Mediante questo proceso, nuclei di elementi fissili vengono spaccati in elementi piu’ leggeri, mediante neutroni, producendo energia. Ora, per produrre i neutroni da sparare avete bisogno di energia, ma quella che otteete alla fine del processo e’ maggiore di quella che avete speso, perche’ siete riusciti ad estrarre un’energia dall’interno del nucleo. Avete creato qualcosa dal nulla? No, avete semplicemente sfruttato un processo per produrre questa energia traformandola in qualcosa di utilizzabile ai vostri scopi.

Bene, l’invenzione di Rossi dovrebbe fare un qualcosa di equivalente. L’invenzione promette infatti di produrre molta piu’ energia di quella che deve essere immessa, sfruttando un processo, almeno al mometo, sconosciuto.

Qual e’ il carburante dell’E-Cat? Piu’ o meno il sistema funziona in questo modo: mettendo insieme Nichel e Idrogeno e fornendo un’energia iniziale al sistema, si dovrebbe innescare una reazione fortemente esoenergetica, in cui viene prodotta 5 o 6 volte piu’ energia. Attenzione pero’, gli ingredienti non bastano. Per poter funzionare, c’e’ bisogno anche di un catalizzatore da aggiungere al miscuglio Ni-H, tenuto segreto per motivi di spionaggio industriale.

Perche’ spionaggio industriale? Semplice, parlando di E-Cat, non stiamo parlando di una ricerca scientifica, bensi’ di una invenzione che deve essere lanciata sul mercato. Detto in altri termini, che deve essere venduta.

Quasta cosa ci sconvolge? Assolutamente no. Chiunque di noi puo’ pensare ad un’invenzione commerciale fattta esclusivamente per guadagnare. Non c’e’ nulla di male in questo, purche’, come vedremo, ci siano tutti i presupposti di affidabilita’ dell’invenzione.

Per chi gia’ conoscesse l’E-Cat, notate che ho parlato di una misteriosa reazione. Su molti giornali e siti internet, vedete che si parla di “fusione fredda” o “reazione nucleare a bassa energia”, ho omesso appositamente di tirare in causa questi concetti. Perche’? La fusione nucleare e’ quel processo secondo il quale dei nuclei leggeri vengono fusi tra loro per produrne uno piu’ grande, producendo energia. Questa ‘e la reazione utilizzata dal sole e dalle stelle per produrre energia, ed e’ quella a cui si vorrebbe puntare per sostituire le centrali nucleari a fissione. Il motivo e’ molto semplice, favorevoli o meno al nucleare, il punto piu’ discusso su queste tematiche e’ quello della produzione di scorie, cioe’ elementi nucleari di scarto con vite medie lunghe, cioe’ che restano attivi per molto tempo.

Qual e’ il problema principale della fusione?

Come detto, si devono fondere tra loro due nuclei leggeri per formarne uno pesante. Bene, cosa c’e’ dentro il nucleo? Neutroni, particelle neutre, e protoni, particelle di carica positiva. Come sappiamo bene, se avviciniamo due cariche dello stesso segno, come i protoni dei due nuclei, questi si respingono tra loro a causa della repulsione coulombiana. Ora pero’, se riuscissimo ad avvicinare moltissimo i due nuclei, si arriverebbe ad un punto in cui la forza nucleare forte, che e’ attrattiva, sarebbe molto maggiore della repulsione dovuta alle cariche elettriche, e i due nuclei si attirerebbero tra loro. Niente di complicato. Mentre li avvicinate, i due nuclei si respingono, quindi dovete spingerli con forza per farli avvicinare. Quando poi riuscite ad arrivare oltre una certa distanza, nota come barriera di Coulomb, a questo punto i due nuclei si attirano da soli e si innesca la fusione. Il problema delle centrali a fusione e’ proprio quello di trovare il modo piu’ conveniente ed efficace per fornire l’energia necessaria al superamento della barriera di Coulomb.

E la fusione fredda?

Come detto, parlando di fusione si parla di processi ad altissima temperatura, come avviene nelle stelle. La fusione fredda invece avverrebbe a temperatura ambiente. Al contrario di quanto si legge spesso in rete, non esitono evidenze di reazioni di questo tipo. Storicamente, i primi a parlare di fusione fedda furono gli americani Fleischmann e Pons, cui seguirono altre prove. Per nessuna di queste pero’, esiste la certezza scientifica che si sia trattato realmente di una reazione nucleare di questo tipo e, ancora oggi, c’e una forte discussione a proposito.

Perche’ per l’E-Cat si parla di fusione fredda?

In diverse fonti si parla della reazione tra Nichel e Idrogeno che verrebbero fusi tra loro per produrre Rame. Questo sarebbe il processo che avverrebbe a bassa energia e che fornirebbe l’energia dell’E-Cat. Ripeto, non sono d’accordo su questo punto e a breve mostreremo anche il perche’.

Prima di tutto, rivediamo un po’ la storia di questo E-Cat. Nel 2011 si e’ iniziato a parlare di questo generatore quando Rossi ha condotto due test rendendo pubblici i risultati. In questi esperimenti, fornendo un’energia al macchinario intorno ai 35 KWh, si sarebbero prodotti in un caso 70 KWh, nell’altro 160 KWh. Stando ai numeri, la reazione sarebbe effettivamente esoenergetica e molto conveniente. Qual’era il problema di questi test? Semplicemente, non ci sono prove scientifiche della validita’ dei risultati perche’ il tutto e’ stato condotto in maniera autonoma e senza un confronto indipendente. Cosa significa? Ai test sono stati invitati giornalisti rigorosamente selezionati, in veste di spettatori. Mi spiego meglio. I giornalisti sono stati invitati in questo capannone e hanno potuto vedre e filmere il test di Rossi riportando solo ed esclusivamente quelllo che l’inventore del macchinario affermava.

Ora, vedetela in questo modo. Un signore vi invita ad una dimostrazione in cui vi mostra una scatola nera in cui mette 10 euro e dall’altra parte ne escono 20. Basta, non vi viene detto altro ne’ vi vengono forniti dettagli su cosa c’e’ dentro la scatola. Non parlo a caso di scatola nera, infatti, molte delle parti dell’apparecchiatura sono tenute coperte e chiuse alla vista. Ovviamente, si tratta dei componenti fondamentali del sistema, incluso anche il misterioso catalizzatore che darebbe il via alla reazione.

Cosa dice la scienza a proposito? Come e’ facile immaginare, questo risultato non e’ stato accettato dalla comunita’ scientifica. Per sostenere qualcosa di questo tipo, seguendo i canoni della scienza, si dovrebbe mostrare il macchinario, studiare la reazione che avviene e il tutto deve essere ripetibile ovunque nelle stesse condizioni. Se queste informazioni mancano, il test e’ del tutto simile a quello di un’illusionista che vi mostra l’assistente tagliata in due all’interno di una scatola.

Come forse sapete, a seguito di questi test, e del completo rifiuto della scienza su questi risultati, Rossi e’ divenuto un “mito telematico”, metafora di quel genio che trova l’invenzione del secolo per il bene dell’umanita’ e a cui la scienza mette i bastoni tra le ruote perche’ corrotta dalle grandi multinazionali.

Se invece di gridare allo scandalo, si ragionasse su quanto detto, tutti si renderebbero conto che affermazioni di questo tipo non possono essere credibili se non verificate sperimentalmente. Il problema energetico dell’umanita’ non si risolve con la fiducia sulla parola, ma con numeri chiari verificabili e indiscutibili.

Perche’ ora, come anticipato, si parla di verifica indipendente? Nei mesi scorsi sarebbero stati condotti altri test. Questa volta pero’, avrebbero partecipato anche scienziati di diverse parti del mondo che avrebbero assistito agli esperimenti. Anche in questo caso, i risultati avrebbero mostrato un guadagno energetico del processo, confermando dunque la correttezza del metodo su cui si basa l’E-Cat.

Attenzione, facciamo una considerazione. Come premesso, in ambito commerciale, e’ lecito parlare di segreto industriale. Le regole del commercio sono diverse da quelle della scienza. A mio avviso, se il tutto venisse mostrato ad un gruppo di scienziati affidabili ed in grado di fornire un’opinione scientifica, sicuramente il test acquisterebbe di credibilita’. Purtroppo, non e’ andata cosi’.

L’altro punto fondamentale su cui si e’ dibattuo a lungo e’ la mancanza di una “peer review” sull’esperimento. Cosa significa? Quando si pubblica un articolo su una qualche rivista internazionale, si passa attraverso il processo di “referaggio”. Prima di pubblicare il lavoro, la rivista nomina un altro ricercatore internazionale di chiara fama ed esperto del settore che ha il compito di analizzare in dettaglio il contenuto dell’articolo. Se ci sono punti poco chiari, l’esperto puo’ chiedere maggiori spiegazioni al fine di chiarire il tutto ed evitare, nella migliore delle ipotesi, errori sfuggiti agli autori. Solo al termine di questo processo il vostro lavoro, se accettato, viene pubblicato.

Partendo proprio da questo punto, gli ultimi test seguiti dal gruppo di scienziati avrebbero risolto anche questo problema.

Perche’?

Solo pochi giorni fa, e’ stato pubblicato un articolo sull’archivio della Cornell University, che trovate a questo link:

ArXiv E-Cat

A questo punto, tutti i dubbi iniziali dovrebbero essere risolti: il test e’ stato eseguito indipendentemente da un gruppo di ricercatori e questi hanno anche pubblicato un articolo, ovviamente confermando i risultati dei primi test.

Cosa c’e’ che non va?

Prima di tutto, quello di cui vi ho dato il link, non e’ un articolo su rivista internazionale che ha subito un processo di peer review. Il database in questione e’ semplicemente un archivio di articoli in cui i ricercatori possono mettere i loro lavori. Non c’e’ nessun controllo sul contenuto degli articoli, a parte la buona fede dei ricercatori stessi. Generalmente, almeno nel campo della fisica, i lavori vengono caricati su arXiv prima che questi vengano pubblicati sulle riviste, cioe’ mentre e’ in corso il processo di review. Detto questo, non e’ assolutamente risolto il problema del peer review per l’E-Cat.

Purtroppo, neanche la prima critica e’ stata risolta. Come potete leggere nel testo dell’articolo, non si e’ trattato assolutamente di una verifica indipendente, ma solo di uno spettacolino riservato a persone esperte del settore. Cosa significa? Nei primi test erano stati invitati dei giornalisti, ora dei ricercatori, ma lo svolgimento e’ stato esattamente lo stesso. I ricercatori non hanno potuto toccare nulla, ma si sono limitati a guardare il test condotto da Rossi nei suoi laboratori. Inoltre, molte delle parti del sistema su cui si era discusso, sono rimaste chiuse all’interno di scatole nere in cui era impossibile guardare dentro e, come e’ facile pensare, tra queste vi era anche il misterioso catalizzatore. L’articolo di cui stiamo parlando e’ dunque un insieme di osservazioni e considerazioni fatte dai ricercatori.

Cosa e’ cambiato rispetto al passato? Ovviamente, i ricercatori intervenuti hanno potuto misurare il calore in uscita mediante una termocamera, valutando in questo modo sia la potenza in uscita che quella in ingresso utilizzando sistemi elettrici. A parte al correttezza o meno di questo processo indiretto e della valutazione dell’incertezza ottenuta misurando la potenza con una termocamera, non  si e’ assolutamente trattato di una prova “indipendente”.

C’e’ anche qualche altra considerazione importante da fare. Come detto in precedenza, a mio avviso non si e’ trattato di fusione fredda. Un processo di questo tipo necessariamente producce radiazione in uscita. Effetto non riportato in nessun caso e impossibile da schermare in sistemi di questo tipo. Tra l’altro, conosco personalmente uno dei ricercatori intervenuti ed e’ un esperto di radioprotezione dell’Universita’ di Uppsala in Svezia.

Oltre a questo, la quantita’ d rame che si sarebbe prodotta corrisponderebbe ad un rendimento del sistema molto piu’ alto di quello che ci si aspetta e soprattutto il rame in questione sarebbe non eterogeneo, cioe’ mancano isotopi diversi dalla forma piu’ commerciale e abbondamente in natura.

Ulima considerazione scientifica, dal punto di vista energetico, la fusione di nichel e idrogeno sarebbe possibile e verrebbe prodotto rame, ma la barriera coulombiana per questi nuclei e’ elevatissima. Questo solo per dire che un processo del genere a bassa energia e’ scientificamente molto difficile da digerire. Teoricamente si potrebbe citare l’effetto tunnel, ma questo non spiegherebbe neanche la certezza della reazione di fusione cosi’ come altri processi quantistici non deterministici.

Concludendo, alla luce delle considerazioni fatte e degli ultimi aggiornamenti, non pssiamo assolutamente affermare che l’E-Cat sia un sistema reale e che possa essere accettato dalla scienza. Questo non significa che potrebbe esistere questo generatore in grado di fare quello che Rossi promette. Semplicemente, se anche esistesse, non e’ comprensibile la reazione su cui sarebbe basato e soprattutto mancano dati certi su cui ragionare e da cui estrarre certezze scientifiche. Al momento, almeno secondo me, siamo ancora al livello dll’illusionista che taglia l’assistente con la sega.

 

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

Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

25 Mar

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

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

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

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

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

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

Chiaro? Ovviamente no.

Cerchiamo di capirci qualcosa di piu’.

In questi post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Due parole sull’antimateria

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

Le particelle del Modello Standard

Le particelle del Modello Standard

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

La materia oscura

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

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

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

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

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

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

Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

Perche’ la ricerca: economia

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

 

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

Haarp, la causa di tutti i mali!

28 Dic

Il titolo del post la dice molto lunga. Vorrei tornare nuovamente a parlare del sistema Haarp, dal momento che viene molto spesso citato su tantissimi siti catastrofisti, complottisti o denigratori della scienza in generale.

Di questo sistema abbiamo gia’ parlato in questo post:

Haarp e terremoti indotti?

mostrando il vero scopo scientifico di questa installazione, e mostrando in particolare il perche’ si fanno questi studi, perche’ proprio in Alaska e anche perche’ si usano queste tipologie di onde nella ionosfera. In soldoni, abbiamo gia’ parlato di Haarp sotto il profilo ufficiale e scientifico. Restano pero’ da discutere molte ipotesi, alcune veramente fantasiose, che vedrebbe in Haarp una potente arma pronta a fare fuoco sugli esseri umani.

Array di antenne nell'istallazione Haarp

Array di antenne nell’istallazione Haarp

Oltre al gia’ citato articolo, piu’ volte abbiamo chiamato in causa questa installazione per rispondere a tutte quelle fonti che vorrebbero Haarp colpevole di terremoti in varie parti del mondo, della formazione di strane nuvole in cielo o anche solo un contributo per aumentare la distruzione apportata dalle scie chimiche.

Nel prossimo articolo, vi parlero’ sempre di Haarp, ma per rispondere agli ultimi articoli apparsi in rete che lo vedrebbero come una sorgente del “raggio della morte” di Tesla. Prima di poter rispondere a queste fonti e’ necessario aprire una parentesi sull’installazione e sulle basi “scientifiche” mosse dalle tante accuse.

In realta’, al solito basta utilizzare la rete internet in modo giusto per avere tutte le informazioni che si cercano. Stranamente, ovviamente sono ironico, se cercate Haarp sui motori di ricerca, trovate la homepage dell’esperimento con tutte le notizie tecniche a riguardo:

Sito ufficiale Haarp

Ora, molti di voi staranno pensando: “certo, sul sito internet mica mettono la verita’, scrivono solo quello che fa piu’ comodo!”. Diciamo che in linea di principio anche questo potrebbe essere un punto di vista accettabile. Per rispondere a questa affermazione, andiamo allora a vedere, tra i sostenitori del complotto, quali sono le basi scientifiche chiamate in causa.

Prima di tutto, fatemi fare un piccolo appunto. Sul sito ufficiale di Haarp, trovate anche una pagina di FAQ con incluse le risposte alle accuse piu’ comuni mosse in rete:

Haarp, FAQ

Detto questo, sfogliando i vari siti complottisti e catastrofisti, trovate che il principale accusatore di questa installazione e’ un certo prof. Fran de Aquino.

Chi e’ costui?

Basandoci su quello che troviamo in rete, scopriamo che Fran de Aquino e’ un grande fisico, docente all’universita’ di Maranhao in Brasile, autore di moltissime pubblicazioni su riviste internazionali, scopritore della quantizzazione della gravita’ e profondo conoscitore delle onde radio e dei meccanismi di interazione delle onde ELF con la ionosfera.

Un curriculum niente male. Sicuramente non conoscevo un collega cosi’ illustre per mia ignoranza. Perdonatemi …

Possibile che un genio di questa levatura sia cosi’ passato in sordina?

Andiamo con ordine e passiamo attraverso il curriculum di Fran de Aquino. Cercando in rete, trovate che de Aquino e’ realmente un docente di questa universita’ brasiliana e ha addirittura un suo blog personale:

Blog Fran de Aquino

Leggendo il riquadro a lato, vedete che vengono confermate le cose dette sopra sulla sua attivita’ e che trovate anche in rete, stranamente pero’ solo su determinati tipi di siti.

Andiamo con ordine dunque e cerchiamo di capire meglio.

Su alcuni siti viene addirittura messo il collegamento al sito di arXiv con le numerose, cosi’ viene detto, pubblicazioni di questo ricercatore:

arXiv de Aquino

Solo 14 pubblicazioni? Un po’ poche per un genio di questa levatura. Facciamo un piccolo esperimento. Non per mettermi al centro dell’attenzione, ma solo per avere un metro di giudizio su cui basarmi, ho cercato invece il mio nome sempre su arXiv. Questo e’ il risultato:

arXiv Martini KLOE

ho selezionato solo uno degli esperimenti a cui partecipo e ho trovto 24 risultati, quasi il doppio di de Aquino. Non commento oltre su questo punto.

Andiamo pero’ avanti nel suo CV.

Su internet e sul suo blog trovate: “scopritore della quantizzazione della gravita’”. Ora, questa e’ la cosa piu’ assurda in assoluto. Vi spiego brevemente. Nella teoria quantistica, scopo ultimo e’ quello di unire tra loro le quattro forze fondamentali: forte, dobole, elettromagnetica e gravitazionale. Mentre per le prime 3 il meccanismo teorico e’ abbastanza chiaro, a livello scientifico, la forza di gravita’ risulta molto diversa dalle altre. Per poter unire questa ultima forza alle altre, e’ necessario ricorrere a teorie di nuova fisica, ovvero diversa da quella quantistica relativistica, ricorrendo ad esempio alla teoria delle stringhe, delle brane, della supergravita’, ecc. Tutte teorie molto affascinanti e attualmente sotto studio da parte dei teorici. Come sapete bene, ad oggi non si ha certezza di quale di queste ipotesi potrebbe essere quella corretta, sempre se una di queste lo sia.

Dunque? Fran de Aquino ha quantizzato la gravita’? Capite bene l’assurdita’ scientifica di questa affermazione, fatta ovviamente su un blog pubblico frequentato da non addetti ai lavori, che forse potrebbero essere portati fuori strada sparando termini pomposi ma senza senso.

Fin qui abbiamo visto tanto fumo, ma assolutamente niente arrosto. Cerchiamo di capire quando, come e dove Fran de Aquino avrebbe parlato di Haarp.

Ovviamente i siti complottisti sono molto attenti alla bibliografia e vi indicano il link dove vedere l’articolo scientifico in questione:

Fran de Aquino, Haarp

La prima cosa che mi e’ saltata agli occhi e’ la mancanza di qualsiasi dicitura che rimandasse ad una rivista scientifica o a qualche istituzione internazionale.

Leggendo anche solo l’abstract, cioe’ il riassunto dell’articolo, trovate scritto di come Haarp sarebbe in grado di generare terremoti, di modificare il clima mondiale, di variare addirittura la struttura del tempo tutto questo mediante l’emissione di onde ELF con una potenza di 3.6GW.

Attenzione a questo punto.

Vi ho gia’ riportato sia il post in cui abbiamo parlato di Haarp, sia il sito ufficiale dell’installazione. La potenza di emissione di onde da parte di Haarp e’ di 3.6MW, cioe’ milioni di Watt, non GW, cioe’ “miliardi” di Watt. Forse il professor de Aquino non ha ripassato i multipli delle unita’ di misura comunemente usate in fisica!

Vi farei notare un altro particolare molto importante. Il link che vi ho dato per scaricare l’articolo in questione, punta ad un sito che si chiama “viXra.org”. Prima, ad esempio, per vedere il numero di articoli pubblicati da un ricercatore, facevamo riferimento ad un sito che si chiama arXiv.org. Molto curioso, un nome e’ l’anagramma dell’altro.

Per spiegare questo punto, devo illustrarvi molto brevemente come funziona il processo di pubblicazione di un articolo scientifico.

Immaginate di voler pubblicare un articolo di fisica. La prima cosa che fate e’ inviare il vostro lavoro al sito arXiv.org che e’ un database ufficiale di articoli scientifici gestito dalla Cornell University. Questo sito valuta inizialmente il vostro articolo e lo mette sotto forma di pre-print. Questa dicitura indica gli articoli scientifici non ancora pubblicati su riviste ufficiali. Successivamente, mandate il vostro articolo ad una rivista. Qui inizia quello che si chiama, in gergo, processo di referaggio. La rivista nomina un referee, esperto internazionale nel campo della vostra pubblicazione, che deve valutare il lavoro. Il referee giudica il tutto e puo’ decidere di chiedere spiegazioni o approfondimenti su una parte del lavoro, accettare il lavoro o anche rigettarlo. Dopo questo processo, se tutto va nel verso giusto e il vostro lavoro e’ meritevole, l’articolo viene pubblicato su quella rivista. Come potete immaginare, le riviste non sono tutte uguali tra loro, ma vengono classificate in base all’importanza scientifica. Maggiore e’ l’impatto scientifico della rivista, piu’ difficile sara’ il processo di referaggio.

Premesso questo, che differenza c’e’ tra arXiv e viXra? Abbiamo detto che arXiv e’ il database ufficiale. ViXra in realta’ e’ un database privato creato per accogliere tutti i lavori che sono stati rigettati anche nella fase di pre-print. Per conferma, vi riporto anche la pagina di wikipedia che parla di questo servizio:

Wikipedia, viXra

Dunque, il lavoro di de Aquino su Haarp non e’ stato pubblicato su nessuna rivista scientifica ed e’ stato rigettato anche dal database ufficiale della Cornell University. Perche’ questo? Semplicente perche’ e’ stato valutato scientificamente sbagliato!

Quindi? Di cosa stiamo parlando?

Le basi scientifiche su cui si baserebbero le teorie complottiste su Haarp sono proprio queste. Vi invito a cercare su internet il nome di Fran de Aquino e verificare da voi stessi come viene indicato questo ricercatore sui tanti siti complottisti. Siamo di fronte a teorie completamente campate in aria, prive di qualsiasi fondamento scientifico e rifiutate da qualsiasi rivista di settore.

Ovviamente, capite bene il giochino. Leggendo su qualche sito di un ricercatore universitario, autore di tantissime ricerche, scopritore di questo e quest’altro che parla di Haarp mostrando, attraverso un articolo, le conseguenze dell’utilizzo delle ELF nella ionosfera, chiunque potrebbe credere a queste teorie e credere dunque al grande complotto.

Fate sempre attenzione a tutto quello che vi viene detto, soprattutto su internet. E’ molto facile fornire informazioni sbagliate e spingere il pensiero comune in una direzione precisa. Cercate sempre di informarvi autonomamente. Solo in questo modo potrete avere un metro di giudizio insindacabile e non influenzato da terze parti.

 

 

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