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Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

19 Mar

Sicuramente, io non posso attaccare o denigrare la divulgazione della scienza e il voler diffondere la conoscenza, sempre troppo scarsa, e le ultime scoperte alle, cosiddette, persone di strada. Per poter fare questo pero’, mia opinione personale, si deve fare un lavoro immenso di modellamento delle informazioni e si deve essere in grado di immedesimarsi in colui che legge quello che scriviamo. Questo non significa assolutamente dire cose false ma solo fare in modo che le informazioni che passano possano appassionare ed essere comprese da coloro che non hanno una base scientifica di supporto. Credetemi, a volte questo lavoro non e’ semplice. Senza voler essere presuntuosi, molte volte un ricercatore abituato a lavorare su delle tematiche, tende a dare per scontate molte cose quando si interfaccia con qualcuno. Il risultato di questo e’, ovviamente, una impossibilita’ di comprensione da chi non ha la stessa base di chi parla.

Perche’ faccio questo preambolo?

La notizia di questi giorni, che sicuramente avrete letto su siti, blog, forum e giornali, e’ quella della conferenza stampa fatta dall’universita’ di Harvard per mostrare i dati raccolti dall’esperimento americano Bicep-2 che si trova in Antartide.

Bene, sulla maggior parte dei giornali che ho letto, e ci metto dentro anche i siti internet, ho visto una quantita’ di cavolate tali da far rabbrividire. Ovviamente, non faccio di tutte l’erba un fascio, ma, da una mia stima, circa il 10% delle notizie aveva senso, il restante era pieno di una quantita’ di idiozie che mai avrei pensato di leggere. Questa volta abbiamo superato di gran lunga gli articoli sulla scoperta del bosone di Higgs. L’unica cosa vera letta e’ che la notizia era attesa ed ha avuto un grandissimo risalto nella comunita’ scientifica, il resto lo potete buttare nel secchio.

Apro e chiudo parentesi: perche’ dobbiamo procedere in tal senso? Cari giornalisti che vi cimentate a scrivere di scienza, chiedete lumi, intervistate addetti ai lavori, non scrivete assurdita’ che non fanno altro che creare confusione su confusione in chi legge.

Detto questo, cerchiamo di capire di cosa si sta parlando.

Dunque, di Big Bang, nascita dell’universo, radiazione di fondo, ecc., abbiamo parlato in questi articoli:

E parliamo diquesto Big Bang

Il primo vagito dell’universo

Universo: foto da piccolo

La materia oscura

Materia oscura intorno alla Terra?

Due parole sull’antimateria

Flusso oscuro e grandi attrattori

Ipotizziamo che l’universo sia nato da un Big Bang, che ad un certo punto materia e antimateria si siano separate, poi, circa 380000 anni dopo il botto, si sono separate materia e radiazione ed e’ nata la Radiazione Cosmica di Fondo, o CMB. Proprio questa radiazione, di cui abbiamo parlato, e’ la prova sperimentale a supporto del Big Bang. Come scritto altre volte, possiamo vedere la CMB come una radiazione fossile di un preciso momento dell’universo. Prima di questo istante, c’e’ il buio perche’ la radiazione non riusciva a “scappare” e rimaneva intrappolata con la materia.

Primo punto fondamentale, la Radiazione Cosmica di Fondo esiste e l’abbiamo gia’ trovata. La prima osservazione della CMB risale al 1964 ad opera di Arno Penzias e Robert Wilson che vinsero poi il nobel nel 1978. Questo per rispondere alle notizie false che girano secondo le quali Bicep-2 avrebbe “scoperto” l’essitenza della radiazione di fondo.

Bene, l’esperimento Bicep-2 serve invece per “rilevare” con altissima precisione la CMB. Perche’ allora si parla di onde gravitazionali?

Non voglio neanche commentare le notizie i cui autori si lanciano a parlare di tensori e modi B perche’ il mio punto di vista e’ stato espresso all’inizio dell’articolo parlando di come, a mio avviso, si deve fare divuilgazione.

Cosa sono le onde gravitazionali?

Come giustamente detto da alcune fonti, questa tipologia di onde e’ stata predetta da Einstein nella sua relativita’ generale anche se queste non sono mai state osservate in maniera “diretta”. Dunque, ad Harvard hanno osservato le onde gravitazionali? Assolutamente no. Le hanno “scoperte” come qualcuno sostiene? Assolutamente no, anche in questo caso.

Per cercare di capire cosa sono le onde gravitazionali, proviamo a fare un esempio molto semplice. Immaginate lo spazio-tempo, concetto di per se molto vago ma supponete, sempre per semplicita’ , che si tratti dell’universo, come un materasso. Si, avete capito bene, un materasso come quello che avete in casa e su cui andate a dormire. Non sono impazzito, vorrei solo farvi capire questo importante concetto in modo semi-intuitivo. Dunque, ora immaginate di mettere un corpo molto pesante, ad esempio una palla da bowling, sul materasso. Cosa succede? Semplice, il materasso si “curva” in prossimita’ del corpo pesante. Bene, il materasso e’ lo spazio tempo, la palla da bowling e’ un pianeta, una galassia, ecc.. Parlando scientificamente, lo spazio tempo quadri-dimensionale e’ curvato dalla massa.

Ora, immaginate di far rotolore o togliere la vostra massa. Cosa succede? La curvatura si sposta insieme alla massa oppure, nel secondo caso, lo spazio tempo torna al suo posto. Le “piegature” dello spazio-tempo che fine fanno? Semplice, succede esattamente quello che avviene se tirate un sassolino dentro uno stagno. Queste “increspature” si propagano partendo dalla sorgente, nel nostro caso la massa, verso l’esterno.

Finalmente ci siamo. Il movimento delle masse, l’esplosione delle Supermovae, lo scontro tra Galassie, sono tutti fenomeni che deformano lo spazio tempo. Effetto di queste deformazioni, cosi’ come avviene per il sasso nello stagno, e’ la formazione di onde che si propagano liberamente nello spazio. Come potete immaginare, queste sono le cosiddette onde gravitazionali.

Ora, la teoria e’ compresa. Le abbiamo viste sperimentalmente? Purtroppo ancora no. Rimanendo ad un approccio divulgativo, lo spazio tempo e’ molto rigido e dunque le onde che si creano hanno intensita’ molto molto piccole. Questo rende le onde gravitazionali estremamente difficili da essere “ascoltate”. In termini di ricerca scientifica, a partire dagli anni ’50 del secolo scorso, diversi esperimenti sono stati realizzati per cercare di captare queste onde. Dapprima, e sono ancora in funzione, si costruivano antenne risonanti, cioe’ una sorta di elemento in grado di vibrare al passaggio dell’onda, ora si procede con interferometri, strumenti che segnano il passaggio dell’onda osservando le minime variazioni meccaniche su strutture molto lunghe in cui vengono fatti passare dei laser. In un modo o nell’altro pero’, queste onde non sono mai state osservate in modo “diretto”.

Perche’ continuo a scrivere insistentemente “in modo diretto”? Semplice, perche’ sappiamo, con buona certezza, che queste onde esistono dal momento che sono state osservate in vari casi in modo “indiretto” cioe’ attraverso gli effetti che queste onde producono. La prima osservazione indiretta, fatta mediante l’osservazione di una pulsar binaria con il radio-telescopio di Arecibo, e’ valsa agli astronomi Taylor e Hulse il premio nobel nel 1993.

Bene, la CMB esiste e dimostra qualcosa, le onde gravitazionali sono state predette da Einstein e sono state osservate in modo indiretto, Bicep-2, come detto prima, non le ha osservate in modo diretto, ma, allora, di cosa stiamo parlando? Perche’ si parla di scoperta cosi’ importante?

Torniamo un attimo alla nascita del nostro universo. Abbiamo detto che c’e’ stato il Big Bang e abbiamo parlato di quando, 380000 anni dopo, materia e radiazione si sono separate. Secondo i modelli cosmologici accettati, c’e’ stato un momento nei primi istanti di vista dell’universo, precisamente 10^(-34) secondi dopo il Big Bang, in cui l’universo ha subito una rapidissima accelerazione dell’espansione a cui si da il nome di “inflazione”. Questo e’ un momento del tutto particolare in cui si e’ registrata un’espansione violentissima al punto, come dicono i cosmologi, da andare oltre l’orizzonte degli eventi. Proprio grazie a questo movimento cosi’ brusco si ha un universo cosi’ uniforme ed e’ tanto difficile registrare fluttuazioni nella distribuzione della radiazione di fondo.

Ora, per l’inflazione abbiamo dei modelli che la includono e la spiegano ma manca una prova, anche indiretta, dell’esistenza di questo momento. Come detto, studiando la CMB arriviamo fino ad un preciso istante prima del quale non possiamo andare perche’ materia e radiazione non erano separate. Attenzione, non erano separate ma, ovviamente, erano presenti. Se ripensiamo a quanto detto in precedenza per le onde gravitazionali, sicuramente un’espansione cosi’ violenta come quella dell’inflazione ne ha generate moltissime. Bene, queste onde avrebbero a loro volta interagito con la CMB lasciando una inconfondibile firma del loro pasaggio. Trovare evidenza di questa segnatura sarebbe molto importante e utile per la comprensione del modelli dell’universo che abbiamo sviluppato.

Detto questo, cosa avrebbe trovato Bicep-2?

Ovviamente quello a cui state pensando, l’effetto primordiale lasciato sulla CMB dalle onde gravitazionali dell’inflazione, dunque una misura indiretta dell’esistenza di questo periodo. Capite la portata di una misura di questo tipo? Questa evidenza ci fa capire che i modelli che prevedono un periodo inflazionario durante i primi istanti di vita del nostro universo potrebbero essere corretti. Inoltre, la tipologia dei segnali trovati riesce gia’ ad escludere alcuni dei modelli formulati in questi anni.

Come avrete letto sulle varie fonti, gia’ molti parlano di nobel per questa misura. In realta’, anche in questo caso, si sta esagerando, non per l’importanza di una misura del genere ma, semplicemente, perche’ parliamo di “evidenza”. Dopo tutte le varie storie sentite sul bosone di Higgs, come sapete bene, prima di poter parlare scientificamente di scoperta e’ necessario che il segnale atteso abbia una certa “significanza statistica” che ci faccia affermare che quanto visto corrisponde al vero. In questo caso, statisticamente ripeto, parliamo ancora di “evidenza” non di “scoperta”. Ovviamente, una misura del genere non puo’ che spingere a migliorare e perfezionare una ricerca di questo tipo, anche da parte di altri esperimenti in grado di captare e raccogliere i dati relativi alla radiazione di fondo a microonde.

Concludendo, l’annuncio fatto dall’universita’ di Harvard e’ importantissimo dal punto di vista della fisica. Purtroppo, come spesso avviene, nel raccontare cose di questo tipo si fa molta confusione e si finisce col dire cose non veritiere e che non permettono ai non addetti ai lavori di comprendere la rilevanza di notizie del genere. Come detto, quanto osservato e’ una prova indiretta dell’esistenza dell’inflazione per il nostro universo. Questo e’ un momento assolutamente unico previsto nella teoria dell’esansione dell’universo, in cui quest’ultimo si e’ stirato in modo impensabile anche solo da immaginare. Come spesso avviene, per ogni piccolo passo avanti fatto nella comprensione, si aprono ogni volta decine di nuove domande in cerca di una risposta. Non resta che andare avanti e continuare ad osservare il cosmo consapevoli di quanti misteri ancora ci siano da scoprire.

 

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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Boati di origine non identificata

9 Set

Come sappiamo bene, soprattutto in prossimita’ del 21 dicembre 2012 e dell’annunciata fine del mondo Maya, diverse fonti avevano parlato dei cosiddetti “suoni dell’apocalisse”:

I misteriosi suoni dell’Apocalisse

Di nuovo i suoni dell’apocalisse

Se ben ricordate, si tratterebbe di rumori piu’ o meno intensi o acuti che sarebbero stati osservati in varie parti del mondo. Ad oggi, nessuno di questi eventi e’ ufficializzato. Cosa significa questo? Al contrario di quello che leggete in rete, suoni di questo tipo, molto probabilmente e come visto nei post precedenti, sarebbero in realta’ delle bufale. I tanti video che girano sulla rete altro non sono che immagini registrate da qualche parte e a cui, successivamente, sono stati aggiunti i suoni. Solo per fare una considerazione, in molti filmati si sentono rumori molto intensi ma persone che continuano a camminare normalmente per strada. Inoltre, come visto proprio in uno dei post precedenti, in alcuni casi e’ possibile anche individuare la traccia originale che e’ stata sovrapposta al video, estrapolandola da film famosi di questi anni.

Detto questo, vorrei tornare un momento su questo argomento. In realta’, non voglio assolutamente riprendere il mano il discorso dei suoni dell’apocalisse, ma voglio parlare di un feomeno molto simile, ma questa volta ampiamente documentato. Come segnalato nel forum di Psicosi 2012:

Psicosi 2012 forum

esistono molti suoni in natura a cui la scienza non e’ ancora riuscita a dare una spiegazione. Cosa significa questo? Le cronache sono piene di testimonianze di persone, anche autorevoli, che hanno udito suoni particolari in zone precise del pianeta. Fenomeni di questo tipo sono conosciuti come BONI, cioe’ Boati Non identificati.

Forse vi sembrera’ strano questo discorso, ma e’ molto reale. Come spesso ripetiamo anche qui, la scienza non e’ assolutamente arrivata a dare una risposta a tutto. Vi sono tantissimi fenomeni su cui la ricerca si sta ancora interrogando e su cui non e’ giunta ad una risposta definitiva. Vi sconvolge fare questa affermazione? Personalmente no. Se fosse vero il contrario, allora sarebbe terminato il ruolo della scienza. Oggi come oggi, siamo intenti a cercare di capire sempre piu’ a fondo come funziona la natura. Forse, non arriveremo mai ad una risposta completa ma solo in questo modo, lavorando giorno per giorno e interrogandoci su quello che vediamo, possiamo sforzarci di capire come funziona l’universo e, magari, acquisire un po’ piu’ di consapevolezza.

La categoria dei BONI e’ in realta’ molto vasta e comprende fenomeni diversi, localizzati in parti diverse del mondo. Molto spesso, suoni di questo tipo vengono riportati come colpi di cannone uditi in lontananza. In questo caso parliamo di mystpouffers o, in italiano, cannoni di nebbia. Come anticipato si tratterebbe di improvvisi, a volte ravvicinati e regolari nel tempo, rumori, simili a colpi di cannone, che sono stati uditi in prossimita’ di superfici d’acqua: mari, laghi, oceani. Come anticipato, non vi e’ una spiegazione scientifica circa l’origine di questi suoni. Consultando la vasta letteratura a riguardo, e se provate a fare una ricerca vi accorgete di quante testimonianze, anche indietro nel tempo, possono essere trovate, vedete che questi rumori vengono quasi sempre uditi in zone specifiche. Anche in diverse zone d’Italia sono stati ascoltati e alcune volte vengono riportati con il nome di “marina” o “brontidi”.

Quali sono le ipotesi fatte per questi fenomeni?

In realta’, di ipotesi ve ne sono molte, ma nessuna di questa uniformemente accettata. Per prima cosa, abbiamo detto che spesso questi suoni sono registrati in prossimita’ di superifici d’acqua. Secondo alcune ipotesi, i mystpouffers sarebbero in realta’ udibili anche all’interno ma qui l’inquinamento acustico prodotto dall’uomo impedirebbe l’ascolto. Alcuni parlano di tuoni in lontananza, ma questa ipotesi e’ stata scartata perche’ i rumori sarebbero stati uditi anche in condizioni di cielo perfettamente terso.

L’ipotesi piu’ acreditata per l’origine dei cannoni di nebbia, e’ nei depositi sotterranei di gas. In questo caso, i rilasci sottomarini di gas provocherebbero rumori sordi che poi, complice la geomorfologia del luogo, verrebbero amplificati e riprodotti facendo assomigliare il boato iniziale ad un tuono prolungato. Questa ipotesi e’, anche a mio avviso, la piu’ plausibile dal momento che molto spesso questi suoni sono riportati in zone ricche di gas (Canada, Yellowstone, ecc.) e comunque circondati da monti in grado di formare una sorta di eco.

Detto questo, i mystpouffers sarebbero fenomeni naturali, da sempre presenti, ma soprattutto non pericolosi. Perche’ sottolineo questo aspetto? Come e’ facile immaginare, non e’ mancata la speculazione anche su questi fenomeni. Alcuni parlano di eventi precursori di qualche sisma, indicando una presunta, quanto assurda, correlazione con terremoti avvenuti nella stessa zona. Queste considerazioni lasciano il tempo che trovano non essendo assolutamente supportate da dati specifici.

I mystpouffers non sono affatto l’unica categoria di BONI. Leggendo in rete trovate informazioni su: i “cannoni di Barisal”, il “pianto della sfinge”, i “sussuri del lago di Yellowstone” e molti altri ancora. Mentre i Cannoni di Barisal, ascoltati sul delta del Gange, sono del tutto analoghi ai mystpouffers, cioe’ boati di cannone, gli altri due fenomeni citati sono leggermente diversi.

Sia il pianto della sfinge che i sussuri dello Yellowstone sono rumori molto meno intensi, piu’ delicati e anche piu’ lunghi nel tempo. Per farvi un esempio, sulle rive del lago di Yellowstone e’ possibile ascoltare un fruscio simile, come riportato dai testimoni, al suono di un’arpa. Anche in questo caso, la spiegazione piu’ plausibile e’ da ricercarsi nella morfologia della superficie ma soprattutto sotto la superficie. Come sappiamo bene, tutte l’area del parco e’ famosa per uno spessore molto sottile di crosta terrestre e per le immani quantita’ di lava e gas contenute nel sottosuolo. Anche in questo caso, molto probabilmente, i suoni ascoltati sono dovuti al rilascio in atmosfera di gas o comunque a qualche fenomeno naturale legato alla tipologia di terreno.

Nonostante queste ipotesi plausibili, ad oggi la scienza non e’ ancora riuscita a dare una spiegazione a diverse categorie di BONI. Nel corso degli anni sono state ipotizzate varie cause che, molto spesso, chiamavano in causa potenti armi, aerei supersonici, esplosioni in atmosfera. Senza farci mancare nulla, c’e’ sempre chi sostiene che questi rumori siano dovuti agli extraterrestri o a popolazioni misteriose che vivrebbero all’interno del nostro pianeta. Tolte queste fantasie speculative, i BONI sono ancora un mistero della scienza. Molto probabilmente, anche grazie a successive analisi e osservazioni, si arrivera’ ad indentificare la causa. Se cosi’ fosse, diminuirebbe il fascino di questi eventi? A mio avviso assolutamente no. Anzi, sapere qualche causa naturale possa provocare suoni cosi’ potenti, potrebbe essere molto affascinante e ricordarci, qualora lo avessimo dimenticato, quanto vivo sia il nostro pianeta e quanto ancora misteriosi siano dei meccanismi ad esso associati.

 

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

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.

 

Universo: foto da piccolo

24 Mar

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

L'universo alla tenera eta' di 380000 anni

L’universo alla tenera eta’ di 380000 anni

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Penzias e Wilson davanti all'antenna dei Bell Laboratories

Penzias e Wilson davanti all’antenna dei Bell Laboratories

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

Il futuro verde comincia da Masdar

10 Feb

Solo qualche giorno fa, parlavamo delle tante promesse verdi fatte in campagna elettorale, che poi restano ovviamente solo promesse:

Elezioni, promesse verdi e protocollo di Kyoto

In particolare, abbiamo posto l’attenzione sul fatto che gli incentivi statali per l’installazione domestica di pannelli solari sono iniziative buone, ma assolutamente lontane da essere la soluzione ad ampio respiro, cioe’ per i prossimi 20-30 anni. Come visto nel post, sarebbe opportuno incentivare la ricerca sulle rinnovabili, in modo da poter trovare soluzioni ad efficienza maggiore e che garantiscano in futuro l’indipendenza della produzione energetica dal petrolio, dal carbone e dalle altre fonti fossili, tutte destinate ad esaurirsi in tempi brevi.

Detto questo, su suggerimento di un nostro lettore, vorrei parlarvi di un progetto che forse non tutti conoscono ma che riveste una grndissima importanza in questo settore, il progetto Masdar.

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Masdar e’ una futura cittadina che sorgera’ a pochi kilometri di Abu Dhabi negli Emirati Arabi Uniti ed ha la pretesa di essere la prima citta’ interamente ad impatto zero, cioe’ senza emissione di gas nocivi, interamente alimentata da sorgenti rinnovabili, senza produzione di rifiuti e senza spreco di acqua.

Se pensate che questo progetto sia impossibile, al momento Masdar e’ ancora un cantiere aperto, ma dovrebbe essere completata nel 2016, rispettando interamente i tempi pianificati per la costruzione.

Masdar occupera’ un’area di circa 6 Km^2 e potra’ ospitare 50000 residenti e 60000 lavoratori al giorno. Il prezzo complessivo del progetto e’ di 22 miliardi di dollari.

Come e’ possibile garantire queste caratteristiche? Circa l’80% dell’energia proviene ovviamente da impianti fotovoltaici. Pannelli sui tetti di ogni edificio ed integrati anche nei vetri, piu’ un grande impianto subito al di fuori di Masdar. La restante quota di energia viene invece da impianti eolici e geotermici.

Il 99% dei rifiuti sara’ reciclato o utilizzato negli impianti di compostaggio. Piu’ della meta’ dell’acqua consumata verra’ depurata e reinserita nel circuito di distribuzione. Inoltre, il progetto prevede la realizzazione di collettori per la pioggia, impianti di desalinizzazione e sistemi specifici realizzati per le acque grigie.

Dal punto di vista dei trasporti, capite bene che la citta’ e’ off-limits per le automobili tradizionali. A Masdar saranno in funzione circa 2500 navette elettriche che assicureranno percorsi a tutte le ore ed in tutte le zone della citta’.

Come dicevamo prima, ogni giorno saranno presenti in questa citta’ avveniristica circa 60000 lavoratori. Di che lavoratori si tratta? Il progetto Masdar nasce in collaborazione con moltissime multinazionali, ma anche con importanti universita’ e centri di ricerca del mondo. A Masdar sorgera’, ad esempio, una scuola di alta formazione specifica per le ricerche nel campo delle energie rinnovabili. Quest progetto sara’ curato e gestito in collaborazione con il MIT, il Massachusetts Institute of Technology. Oltre a questo, a Masdar saranno costruiti molti laboratori di ricerca completi di tutto, che consentiranno di avere, gia’ dall’inizio, circa 1500 aziende internazionali in citta’.

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A questo punto, facciamo una breve considerazione sul progetto Masdar. Siamo arrivati a discutere questo, partendo dalla campagna elettorale in Italia. Come abiamo gia’ detto, l’Italia e’ un paese estremamente ricco di energie rinnovabili, sia solare che eolico, eppure non facciamo tanta ricerca in questo settore, ma preferiamo dare incentivi statali per l’installazione del pannello sopra il nostro tetto, o continuiamo a comprare corrente dalla Francia che la produce subito dopo il confine con centrali nucleari. Non vi sembra un controsenso?

Ragioniamo invece sugli Emirati Arabi. Questo e’ il paese che domina il mondo dal punto di vista del petrolio. Nell’immaginario collettivo, gli abitanti degli Emirati Arabi sono sceicchi talmente ricchi che non sanno nemmeno cosa fare con i soldi. Niente di piu’ falso. E’ vero che si tratta di un paese ricchissimo, ma i signori del petrolio hanno capito prima di noi che questa risorsa e’ destinata a finire. Dunque? Come continuare a mantenere una forma di egemonia sul mondo intero? Semplice, bruciando le tappe e mettendo per primi le mani sulle rinnovabili. Masdar e’ un ottimo progetto, ma non pensate sia un punto di arrivo. Questa citta’ e’ un esperimento, ma la cosa piu’ importante non e’ assolutamnete costruire una cittadina di 6 Km^2 ad emissione zero, la parte piu’ importante del progetto e’ il Masdar Institute of Science and Technology, cioe’ l’accademia di alta formazione e ricerca creata con il MIT. Vi ricordo che questa istituzione sara’ completamente dedicata alla ricerca sulle rinnovabili e sullo studio di migliorie future da mettere in pratica. Un progetto del genere, sicuramente richiamera’ molti cervelli da tutto il mondo, creando il miglior ambiente per la ricerca in questo settore. Capite bene che in questo modo, si stanno gettando le basi per dominare in futuro la scena mondiale anche dal punto di vista delle rinnovabili.

Solo per concludere, l’altra grande potenza che sta sgomitando per controllare il mondo, come puo’ aver reagito? Se state pensando agli Stati Uniti, vi sbagliate di grosso, ovviamente mi riferisco alla Cina. Bene, proprio in questi anni stanno iniziando i lavori per la cotruzione della risposta cinese al progetto Masdar, si tratta del Tianjin Eco-City, un’altra citta’ dalle caratteristiche simili a Masdar ma che, stando a quanto riportano i cinesi, sara’ molto piu’ efficiente. Indipendentemente dal progetto ad efficienza migliore, credo che questi due paesi avranno molto da dire nei prossimi anni su questo settore.

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

La materia oscura

19 Dic

Abbiamo iniziato a parlare di questa “materia oscura”, commentando un articolo catastrofista, e permettemi di dire alquanto bizzarro, apparso oggi su alcuni quotidiani:

Venerdi finisce il mondo!

Come visto, secondo queste fonti, un ammasso di materia oscura, sotto forma di corpo esteso e massivo, sarebbe in rotta di collisione con la Terra per il 21/12.

Nell’articolo citato, abbiamo gia’ discusso delle assurdita’ scientifiche prospettate come ipotesi di partenza, ma per offrire un quadro piu’ chiaro, dobbiamo necessariamente parlare di materia oscura.

Ovviamente, come capite bene, questo articolo e’ solo un corollario a quello citato, ma ho deciso di metterlo come post isolato, vista l’importanza della divulgazione di argomenti come questi.

Prima di iniziare, vorrei fare una premessa importate. Come piu’ volte dichiarato, in questo blog vogliamo fare divulgazione scientifica approfittando delle profezie del 2012. Per questa ragione, cerchiamo di fare una divulgazione semplice e che lasci intendere i concetti fondamentali. Questo punto e’ importante, perche’ vogliamo dare risposte accessibili a tutti. Non sono qui per fare una lezione universitaria, ne tantomeno per fare un esercizio di stile scientifico. Cerchero’ di essere molto chiaro, esplorando solo i concetti fondamentali. Mi scuso da subito con quanti di voi hanno gia’ conoscenza dell’argomento e potrebbero considerare questo post troppo semplice.

Cominciamo dalle cose ovvie.

In questo post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

abbiamo gia’ parlato di modello standard. In particolare, abbiamo visto come le particelle fondamentali, cioe’ non formate da pezzetti piu’ piccoli, siano in realta’ poche e descrivibili attraverso delle famiglie. Mescolando insieme queste particelle, che altro non sono i componenti di quello che chiamiamo “modello standard”, possiamo capire la materia che ci circonda e le interazioni, cioe’ le forze, che questa subisce.

Fin qui tutto chiaro.

Ora, cosa c’entra la materia oscura?

Prima di tutto un po’ di storia. Nel 1933 l’astronomo Zwicky fece il seguente esercizio. Studiando l’ammasso della Chioma, sommo’ tutte le masse galattiche, cioe’ le masse di tutti gli oggetti che componevano l’ammasso, e ottenne in questo modo la massa totale della Chioma. Fin qui, niente di speciale. Ora pero’, e’ possibile ricavare la massa anche in modo indiretto, cioe’ misurando la dispersione delle velocita’ delle galassie che costituivano l’ammasso. In questo secondo modo, ottenne un’altra misura della massa totale, questa volta in modo indiretto. Il problema fu che la seconda stima era maggiore della prima di circa 400 volte. Detto in parole povere, la somma non faceva il totale.

Questa discrepanza venne poi studiata in dettaglio solo negli anni ’70, quando si capi’ che questa differenza non era dovuta ad errori di calcolo, bensi’ era un qualcosa ancora non capito dalla scienza.

Proprio in questo contesto, si comincio’ a parlare di materia oscura, cioe’ materia non visibile dagli strumenti ma dotata di massa, che era in grado di risolvere le discrepanze trovate.

A questo punto, ognuno di noi potrebbe pensare che si sta cercando solo di farsi tornare i conti. In realta’ non e’ cosi’. La materia oscura e’ importante anche per capire e spiegare molte leggi di natura estremamente importanti del nostro universo. Piu’ che un artificio di calcolo e’ qualcosa in grado spiegare il funzionamento stesso di quello che osserviamo.

Cerchiamo di capire meglio con qualche altro esempio.

Una delle evidenze principali della materia oscura e’ nell’osservazione e nella parametrizzazione delle galassie a spirale. Cos’e’ una galassia a spirale? Sono galassie formate da una parte interna, detta bulbo, e d alcune braccia che si avvolgono intorno a questa parte centrale.

Esempio di galassia spirale

Esempio di galassia spirale

Ora, immaginiamo di voler misurare la velocita’ delle stelle che compongono la galassia. In linea di principio, per la terza legge di Keplero, piu’ ci allontaniamo dal centro, minore dovrebbe essere la velocita’ delle stelle. Se immaginate di fare un grafico in cui riportate la velocita’ in funzione della distanza dal centro, cosa vi aspettereste? Se la velocita’ delle stelle periferiche e’ piu’ bassa, dovremmo avere un grafico che decresce all’aumentare della distanza.

Velocita' di rotazione delle stelle in funzione della distanza dal centro. A: aspettato B:osservato

Velocita’ di rotazione delle stelle in funzione della distanza dal centro. A: aspettato B:osservato

In realta’ osservate che la velocita’ delle stelle lontane e’ paragonabile a quelle interne, cioe’ il grafico e’ “piatto”. Perche’ avviene questo? Semplicemente perche’ non possiamo stimare la massa della galassia semplicemente sommando le singole stelle, ma dobbiamo mettere dentro anche la materia oscura. Rifacendo il calcolo considerando la materia oscura ottenete il grafico sperimentale visto in figura. Ma e’ veramente necessaria questa massa aggiuntiva? In realta’ si. Se la massa fosse solo quella delle stelle visibili, le stelle piu’ lontane, e che dunque ruotano piu’ velocemente di quello che ci aspettiamo, sarebbero espulse dalla galassia. Dal momento che vediamo con i nostri occhi che le stelle sono sempre li senza essere espulse, significa che la materia oscura ci deve essere.

Se siete riusciti ad arrivare fino a questo punto, ormai siamo in discesa.

Restano due domande fondamentali a cui rispondere. Quanta materia oscura c’e’ nell’universo? Ma soprattutto, cos’e’ questa materia oscura?

Il “quanta ce n’e'” potrebbe sorprendervi. Dalle stime fatte nel nostro universo, si trova che circa l’85% totale della massa e’ composta da materia oscura. Detto in altri termini abbiamo circa 6 volte piu’ materia oscura che materia barionica. Questa cosa puo’ sorprendere molto. Pensateci bene, parlando di modello standard, abbiamo visto la materia barionica, cioe’ quella che forma la materia che vediamo. Bene, l’85% della massa che compone l’universo e’ fatta di qualcosa di diverso rispetto alla materia che conosciamo.

A questo punto, cerchiamo di capire cos’e’ la materia oscura.

In realta’, non posso darvi una risposta certa e definitiva, perche’ in questo caso stiamo esplorando campi ancora aperti della scienza moderna. Esistono ovviamente diverse ipotesi riguardo alla composizione della materia oscura, ma non una certezza sperimentale.

Ragioniamo un secondo. Da quanto detto, la materia oscura ha una massa, produce effetti gravitazionali, come nel caso delle galassie a spirale viste, ma non e’ visibile ad occhio nudo. Fino ad oggi, sappiamo della sua esistenza solo attraverso misure indirette, cioe’ attraverso gli effetti che produce.

Quali sono le ipotesi per la materia oscura?

L’ipotesi principale ‘e che la maggior parte della materia oscura sia composta da materia non barionica molto massiva. Ci si riferisce a questa categoria come WIMP, cioe’ “particelle massive debolmente interagenti”. Cosa significa debolmente interagenti? Semplicemente che questo genere di materia non reagisce facilmente con la materia barionica. Nonostante questo, le WIMP avrebbero una massa molto elevata e dunque una forte interazione gravitazionale.Il fatto che sia poco interagente, rende la sua osservazione molto difficile, dal momento che non emette a nessuna lunghezza d’onda e dunque non e’ visibile neanche fuori dal visibile.

Spesso sentite parlare di WIMP anche come neutralini, neutrini massivi, assioni, ecc. Questi sono solo i nomi di alcune particelle predette nella categoria delle WIMP e su cui si sta incentrando la ricerca. Sotto questo aspetto, si cerca appunto di identificare la materia oscura in diversi modi. I principali sono cercando di produrla negli acceleratori di particelle, oppure cercando di rivelare i prodotti, barionici questa volta, dunque visibili, prodotti nell’interazione tra particelle di materia oscura.

Spero di essere stato abbastanza chiaro nella trattazione, ma soprattutto spero che questi pochi concetti permettano di capire meglio l’articolo che stiamo discutendo sulla presunta scoperta di un pianeta di materia oscura in rotta di collisione con noi.

La divulgazione della scienza passa anche attraverso argomenti come questo. Partire dalle profezie del 2012, ci consente di divulgare la vera scienza e di mostrare argomenti attuali e ancora in corso di investigazione scientifica. Per leggere un libro divulgativo semplice e adatto a tutti, non perdete in libreria ”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

Venerdi finisce il mondo!

19 Dic

Che dire? Il titolo promette molto bene. In realta’, il titolo cosi’ sensazionalistico non e’ farina del mio sacco, ma quello che un nostro lettore ci ha segnalato e che potevate leggere oggi sul giornale “Notizia Oggi Vercelli”. Trovate la segnalazione nei commenti di questo post:

Scontro Terra-Nibiru a Luglio?

e potete leggere la notizia di cui vi voglio parlare seguendo questo link:

Notizia oggi Vercelli

Ora, dal momento che la visione di questo articolo ha scatenato non pochi sospetti ed ansie, credo sia giusto prendere sul serio la cosa ed analizzare i diversi punti portati come tesi in questo articolo.

Iniziamo proprio la nostra analisi dalla prima riga. “Federico Caldera, consulente scientifico della NASA, bla bla”. Chi e’ Federico Caldera? Assolutamente non lo so! Come potete verificare da soli, non si trova nessun riferimento su web a questo tizio, ne’ tantomeno alla sua professione di consulente scientifico. Anche cercando direttamente sul sito NASA e guardando tra i dipendenti, consulenti, ecc, non vi e’ nessuna traccia di Federico Caldera.

Il telescopio spaziale WISE

Il telescopio spaziale WISE

Gia’ questo ci insospettisce moltissimo. La notizia, che avrebbe come fonte la NASA, viene data da uno che non esiste o che non e’ un consulente NASA.

Nonostante questo, andiamo avanti nelle lettura dell’articolo e vediamo cosa dice.

“Nel lugio 2011, il telescopio della NASA WISE avrebbe rivelato uno sciame di anomalie gravitazionali in rotta di collisione con la Terra”.

Attenzione, WISE e’ veramente un telescopio della NASA che opera nella regione dell’infrarosso, e di cui abbiamo parlato in questi post:

Scontro Terra-Nibiru a Luglio?

Finalmente le foto di Nibiru!

Peccato che WISE sia stata lanciato in orbita nel novembre 2009 e la missione sia durata 10 mesi in tutto. Questo significa che nel 2011, la missione era gia’ conclusa e dunque WISE era spento e senza energia elettrica. Dopo questa, abbiamo gia’ capito che si tratta di una bufala colossale, ma voglio lo stesso andare avanti per mostrare tutto il ragionamento, ma soprattutto perche’ una notizia del genere ci consente di parlare di argomenti scientifici reali, non ancora trattati.

Premesso che WISE era spento nel 2011, leggiamo che si sarebbero osservate una scia di anomalie gravitazionali. Cosa sarebbe una scia di anomalie gravitazionali? Come visto in questi articoli:

Storia astronomica di Nibiru

Nibiru: la prova del trattore gravitazionale

parliamo di anomalie gravitazionali per descrivere l’influenza di un corpo estraneo in un sistema stabile sotto l’effetto dell’attrazione gravitazionale. Mi spiego meglio. Prendiamo come esempio il Sistema Solare. I pianeti orbitano su traiettorie precise dettate dall’interazione gravitazionale con il Sole, principale, ma anche modificate dalla presenza degli altri pianeti. Se ora inserite un corpo nuovo nel Sistema, la massa di questo modifichera’ l’equilibrio gravitazionale, scombussolando la situazione preesistente. Queste sono le anomalie grvitazionali. Capite bene parlare di una scia di anomalie, non significa assolutamente nulla dal punto di vista scientifico. Inoltre, le anomalie, per definizione, non collidono con i pianeti, se proprio vogliamo, e’ il corpo che le provoca ad urtare qualcos’altro.

Proseguendo nella lettura, troviamo la solita trama complottista che vede come protagonista un file segretissimo e di cui si e’ venuti a conoscenza per un motivo che non si puo’ dire, la NASA che lo sa gia’ da tanti mesi, ecc. Ma attenzione perche’ poi arriviamo al piatto forte dell’articolo: “i corpi in rotta di collisione con la Terra sarebbero aggregati di materia oscura”!

Qui, si rasenta veramente la follia anche dal punto di vista fantascientifico.

Parallelamente a questo articolo, ho pubblicato anche quest’altro post:

La materia oscura

in cui ho cercato di spiegare in modo molto semplice cos’e’ la materia oscura e quali sono i punti su cui si sta concentrando la ricerca. Se non lo avete fatto, vi consiglio di leggere questo articolo a questo punto, prima di andare avanti nella lettura.

Cosa sappiamo sulla materia oscura? Sappiamo che, nell’ipotesi piu’ accreditata dalla scienza, esiste perche’ ne vediamo gli effetti. Al momento, non sappiamo di cosa si tratta, abbiamo varie ipotesi ma non una risposta definitiva. Bene, come potrebbe un qualcosa che non conosciamo formare una “palla” di materia oscura?

Capite bene che questo articolo, ripeto comparso su un giornale online, e’ stato scritto o per prendere in giro le profezie del 21/12, o da uno completamente ignorante in astronomia. Come visto nel post riportato, per la materia oscura parliamo di materia molto debolmente interagente. E’ assurdo pensare che particelle di questo tipo possano formare un sistema aggregato che si muove nell’universo.

Perche’ si parla di materia oscura? Semplice, perche’ in questo modo si concentra l’attenzione su un argomento ancora dibattuto dalla scienza e su cui la risposta defiitiva ancora manca. In questo modo si ottengono due risultati importanti. In primis, si alimenta il sospetto sulla scienza e sul complottismo sempre presente che vedrebbe scienza e governi andare a braccetto per salvare una piccola casta di eletti, ma, soprattutto, parlare di materia oscura alimenta il terrore nelle persone che sentono parlare di qualcosa completamente misterioso e di cui si sa veramente poco. Al solito, la non conoscenza di taluni argomenti genera mostri nella testa della gente.

Spero che il breve articolo sulla materia oscura, possa essere utile per dare a tutti un’infarinata su questi concetti e per evitare di cadere in tranelli, come questo articolo, del tutto campati in aria dal punto di vista scientifico.

Solo per completezza, la cosa peggiore dell’articolo e’ scrivere dove dovrebbero impattare questi corpi di materia oscura. Ma ci rendiamo conto di cosa significa? Anche se fosse, sarebbe impossibile calcolare le traiettorie in modo cosi’ preciso. Nell’articolo manca solo l’indirizzo esatto con via e numero civico dove impatteranno. Piu’ volte abbiamo parlato di traiettorie, trattando, ad esempio, di asteroidi:

2012 DA14: c.v.d.

E alla fine Nibiru e’ un asteroide

La cosa piu’ importante che abbiamo capito, e che ora siamo in grado di riconoscere, e’ l’impossibilita’ di fare un calcolo esattamente preciso dell’orbita completa di un corpo. Ogni interazione con un altro corpo, determina una variazione della  traiettoria, e questo rende senza dubbio impossibile calcolare con la precisione profetizzata nell’articolo gli eventuali punti di impatto con la Terra.

Come anticipato qualche giorno fa, pian piano che le idee catastrofiste sul 21/12 cedono il passo al ragionamento scientifico, dobbiamo aspettarci ancora qualche teoria assolutamente campata in aria e messa su internet solo per alimentare il sospetto e, nella peggiore delle ipotesi, la paura delle persone. Prima di credere a qualsiasi teoria, ragionate sempre con la vostra testa. Per un’analisi scientifica e seria di tutte le profezie del 2012, non perdete in libreria ”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.