Studiare le stelle da casa

Dopo qualche giorno di assenza, purtroppo, al contrario di quello che pensano i catastrofisti, il mio lavoro non e’ solo fare disinformazione attraverso questo blog, eccoci di nuovo qui con un articolo di scienza pura.

Come avrete sentito, solo qualche giorno fa, e’ stato inaugurata a Padova la macchina acceleratrice “Prima”. Per dirla semplicemente, si tratta di una macchina in grado di accelerare atomi fino ad energie di 16 milioni di Watt. Questa importante infrastruttura nasce da una collaborazione tra l’Istituto di Fisica Nucleare, il CNR, l’ENEA, l’Universita’ di Padova e le Acciaierie Venete.

Ovviamente parliamo di un grande successo per la ricerca italiana. Pensandoci bene, mi rendo pero’ conto di come un successo di questo tipo, possa risultare abbastanza difficile da capire per un non addetto ai lavori. Detto in altri termini: a cosa serve questa macchina?

Molto semplice, come spesso avviene, ricerche di questo tipo sono assolutamente multidisciplinari e possono servire per condurre studi su tantissimi settori. Tra questi, quello che sicuramente interessa di piu’ e’ senza dubbio lo studio della fusione nucleare controllata.

Di fusione abbiamo parlato in diversi articoli:

– Sole: quanta confusione!

– La stella in laboratorio

mostrando come questo sia il processo attraverso il quale le stelle, e ovviamente il nostro Sole,  producono energia.  Purtroppo, ad oggi, non siamo ancora stati capaci di sfruttare la fusione per produrre energia per noi. Per essere piu’ precisi, ancora non siamo riusciti a realizzare un processo in cui l’energia necessaria per attivare la fusione sia maggiore di quella che poi viene data all’esterno. Detto in parole povere, ad oggi abbiamo ancora un processo “in cui ci rimettiamo”, cioe’ diamo piu’ energia rispetto a quella che otteniamo in uscita.

Una delle chimere della fusione nucleare, e’ senza dubbio il discorso della fusione fredda e di tutti quei processi che gli ruotano intorno. Anche di questi processi abbiamo parlato diverse volte in articoli come questi:

– E-cat meraviglia o grande bufala?

– Ancora sulla fusione fredda

Come sapete bene, e come potete verificare leggendo gli articoli citati, la nostra posizione non e’ mai stata di chiusura totale verso queste ipotesi solo che, e su questo non ho mai trovato una smentita reale e credibile, ad oggi non ci sono le prove necessarie per dimostrare scientificamente che queste soluzioni, ed in particolare l’E-Cat, siano in grado di funzionare.

Fatta questa doverosa premessa, torniamo a parlare di PRIMA.

Come visto negli articoli specifici sulla fusione, la ricerca ufficiale sta investendo molte risorse in alcuni progetti europei e mondiali di notevole portata. Tra questi, ruolo d’eccezione spetta sicurametne ad ITER. Come sapete bene, si tratta di un primo prototipio su grande scala di un reattore a fusione per ricerca. Tra alti e bassi, la costruzione di questa importante pietra miliare nella storia della fusione sta procedendo in Francia e speriamo possa portare i risultati sperati ed in grado di aprire le porte alla produzione di energia mediante la fusione mnucleare.

La macchina PRIMA studiera’ proprio la parte di, definiamola cosi’, iniezione di ITER, cioe’ il fascio neutro che servira’ per riscaldare il plasma fino alle temperature richieste per far partire la fusione. Oltre ad ITER, la macchina servira’ anche per studiare i materiali piu’ adatti per contenere la fusione e che saranno un punto molto importante anche nella costruzione del primo reattore, chiamato IFMIF, che sara’ costruito in Giappone.

Prima di chiudere, vorrei invitarvi ad una riflessione. Permettemi di riprendere quanto detto un po’ di tempo fa in questi articoli:

– Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

– Perche’ la ricerca: economia

Prima di tutto, gli studi condotti per la costruzione dei magneti di LHC sono stati fondamentali per la costruzione dei magneti da utilizzare su PRIMA. Questo solo per dire come la ricerca non e’ mai fine a se stessa ma consente di farci applicare studi condotti su un particolare settore a qualcosa di diverso, non dovendo ogni volta ripartire da zero. Oltre a questo, per parlare invece di economia, la costruzione di macchine di questo tipo mettono sempre in moto un’economia assolutamente non trascurabile. Cosi’ come e’ avvenuto per LHC, anche per PRIMA ci sono state importanti commesse per le aziende italiane non solo legate alla costruzione di magneti. Questo solo per ribadire come i soldi dati alla ricerca rappresentino sempre un investimento. Purtroppo, il tasso di interesse o i tempi per poter maturare questo tasso non sono sempre scritti o sicuri anzi, lasciatemi dire, possono maturare in settori completamente diversi.

”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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Una batteria … vivente

Come sapete bene, diverse volte ci siamo soffermati a riflettere sulle cosiddette energie alternative. Il punto attualmente raggiunto non puo’ certo essere considerato l’arrivo per il nostro futuro energetico. I sistemi alternativi utilizzati su larga scala, principalmente solare e eolico, sono, allo stato attuale, sistemi a bassa efficienza. Fate attenzione, non voglio certo dire che lo sfruttamento di queste risorse sia inutile, tutt’altro. Quello che sto cercando di dire e’ che queste fonti non sono sfruttate al massimo e, vista la crescita esponenziale della richiesta di energia nel mondo, non potranno certo essere considerate, allo stato attuale, alternative al petrolio o ad altre fonti.

In questa ottica, di tanto in tanto, gettiamo uno sguardo alle ricerche in corso, per mostrare lo stato dell’arte ma soprattutto per vedere possibili fonti alternative in corso di studio.

Proprio in virtu’ di questo, vorrei parlarvi di un’invenzione pubblicata solo pochi giorni fa da un gruppo di ingegneri dell’Universita’ di Stanford. Come forse avrete letto sui giornali, e’ stata prodotta la prima pila a microbi.

Di cosa si tratta?

I microbi in questione appartengono alla famiglia degli elettrogenici, cioe’ microorganismi in grado di produrre elettroni durante la digestione. Detto in altri termini, durante il processo digestivo, questi microbi strappano un elettrone che rimane libero. Questa tipologia di batteri e’ conosciuta gia’ da diverso tempo, quello che pero’ sono riusciti a fare gli autori di questa ricerca e’ trovare il modo efficace di produrre energia da questo processo.

Prima di parlarvi dell’applicazione, vi mostro una foto del dispositivo in questione:

Batteria a microbi

Guardando la foto, vi rendete subito conto che si tratta ancora di un prototipo non industrializzato. Per darvi un’idea, le dimensioni della provetta a cui sono attaccati i fili e’ paragonabile a quella di una batteria per cellulare.

Come funziona la pila?

Come detto, questi batteri producono elettroni liberi durante la digestione. La provetta che vedete contiene due elettrodi. Il primo e’ in carbonio e proprio su questo sono presenti i nostri microbi. Come vedete anche dalla foto, il liquido all’interno della provetta appare molto torbido. Non si tratta assolutamente di un effetto ottico, sono dei liquami veri e propri che offrono il nutrimento per la colonia di microbi presenti all’interno.

Uno dei microbi osservato al microscopio

A questo punto, il discorso comincia ad essere piu;’ chiaro. Vengono messi i microbi su un elettrodo in carbonio. Il liquido offre il nutrimento per gli organismi che dunque mangiano felici e per digerire, invece dell’infantile ruttino, producono elettroni.

Sempre all’interno e’ presente un secondo elettrodo, questa volta in ossido di argento. Questo funge da collettore per la raccolta degli elettroni. Ora, per definizione, se avete un moto ordinato di cariche elettriche da un elettrodo all’altro, avete una normalissima corrente elettrica. Dunque, avete la vostra pila.

Come potete immaginare, per sua stessa definizione, questo genere di pile si “scarica” quando la concentrazione batterica e’ cresciuta troppo, scarseggia il nutrimento o quando l’elettrodo in lega di argento e’ saturo di elettroni sulla superficie. In questo ultimo caso, che poi rappresenta il collo di bottiglia della produzione di energia elettrica, basta sostituire l’elettrodo esausto con uno nuovo affinche’ il processo riparta.

Quali sono i vantaggi di questa pila?

Anche se il funzionamento puo’ sembrare molto semplice, questa invenzione apre scenari molto importanti non solo in campo energetico, ma anche ambientale. Come potete facilmente immaginare, questo processo potrebbe essere utilizzato per produrre energia dai liquami, utilizzando questi prodotti di scarto fortemente inquinanti in modo molto intelligente.

Dal punto di vista energetico, si pensa che il sistema possa essere in grado di estrarre circa il 30% del potenziale contenuto nei liquami. Detto in altri termini, la bateria avrebbe un rendimento intorno a questo valore. Pensate sia poco? Assolutamente no. Le normali celle solari attualmente utilizzate hanno efficienze medie intorno al 25%. Solo con celle di ultima generazione si riesce a superare di poco il 30%. Questo significa che il processo microbico ha un rendimento del tutto paragonabile a quello delle celle utilizzate nei pannelli solari.

Come anticipato, e come evidente, lo studio e’ ancora in fase prototipale. In particolare, il problema attuale e’ nel costo dell’elettrodo in ossido di argento che serve da collettore per gli elettroni. Il prezzo troppo alto, rende questo sistema ancora anti-economico e non adatto all’utilizzo su larga scala.

Detto questo, capite bene come questa ricerca sia tutt’altro che terminata. Gli sviluppi futuri sono proprio volti a trovare materiali economici adatti a chiudere il circuito. Il fatto di aver usato all’inizio un materiale piu’ costoso e’ del tutto normale se consideriamo che per prima cosa si doveva dimostrare la correttezza dell’intuizione.

Concludendo, proprio in questi giorni e’ stata pubblicata la ricerca che racconta la costruzione della prima pila a batteri. Questo sistema sfrutta i processi digestivi di alcune tipologie di microbi in grado di liberare elettroni. La batteria realizzata ha un’efficienza paragonabile a quella delle celle solari e la ricerca e’ attualmente impegnata per trovare materiali economici da utilizzare per la raccolta degli elettroni al posto del costoso ossido di argento.

 

”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 portiamo lo smartphone anche nello spazio!

Come spesso si dice: la necessita’ stimola l’ingegno. Forse proprio questo sta capitando in un periodo di crisi in cui molti settori della ricerca stano soffrendo a causa dei ripetuti tagli dei governi.

Come sappaimo bene, e come discusso in questi post:

– I lanci Spaziali del Futuro

– Dove andiamo in vacanza? Nello spazio!

– Dal turismo al traferimento nello spazio

– Londra-New York in un’ora?

una delle agenzie che piu’ soffre a cuasa del diminuito budget e’ proprio la NASA. Nei post precedenti, abbiamo in particolare visto come, dopo la chiusura del programma Shuttle, l’ente americano versi in gravi difficolta’ perche’ per la prima volta nella sua storia si ritrova senza un mezzo proprietario per andare nello spazio e con dei finanziamenti che difficilmente le consentiranno di sviluppare un nuovo programma in tempi rapidi.

In questa ottica, molto lavoro si sta facendo grazie a compagnie private, interessate in primis ad un programma di turismo spaziale che potrebbe fruttare molti soldi, ma che grazie alla loro diponibilita’ finanziaria stanno dando importanti contributi anche nella ricerca della miglior soluzione per andare in orbita.

Dunque, se il trend continuera’ ad essere questo, e’ meglio pensare subito a soluzioni alternative anche per le alre missioni spaziali, in modo da trovare il miglior rapporto qualita’/prezzo per tutto.

Pensiamoci un attimo, tolto il discorso lanci di cui abbiamo parlato, qual e’ l’altra attivita’ spaziale che impiega grossi finanziamenti? Sicuramente quella legata alle missioni in orbita, cioe’ su satellite.

Bene, questo e’ il punto. Se possibile, si deve risparmiare sui satelliti ma ovviamente senza perdere funzioni necessarie al corretto svolgimento della missione o della ricerca. Questo discorso, affrontato anche dai vertici della stessa NASA, e’ molto importante per fare in modo che tutte le linee scientifiche dell’agenzia siano mantenute, senza perdere terreno in nessun campo.

Ora, cambiamo apparentemente discorso: qual e’ lo strumento tecnologico che tutti abbiamo? Sicuramente il telefono cellulare. Ormai, una grossa percentuale dei nostri telefoni sono dei cosiddetti “smartphone”.

Cosa e’ in grado di fare uno smartphone? Indipendentemente dal modello, ormai tutti hanno una fotocamera con piu’ o meno risoluzione, collegamenti internet, bluetooth, gps, registratore di suoni e immagini, ecc.

Bene, ora uniamo i due discorsi fatti. Stiamo cercando satelliti low cost da utilizzare in orbita, la tecnologia degli smartphone e’ evoluta e ormai a buon mercato.

Perche’ non mettere insieme queste due cose?

Il satellite PhoneSat

A questo ci ha gia’ pensato la NASA che infatti ha iniziato il programma “Small Spaceraft Technology”. Proprio nell’ambito di questi studi, e’ nato il programma PhoneSat che prevede l’utiizzo di sistemi basati sulla tecnologia dei cellulari per studiare satelliti a basso costo, basso peso e alte prestazioni. Ovviamente, non dovete pensare che i ricercatori hanno preso dei modelli di telefonino e li hanno mandati in orbita, ma la tecnologia utilizzata per realizzare questi prototipi sfrutta esattamente l’elettronica dei nostri smartphone.

Lo scorso 21 aprile, con il lancio dell’ultimo razzo Antares, e’ stato portato in orbita un piccolo satellite, dal peso inferiore a 10 Kg, dotato proprio di 3 telefonini-equivalenti, chiamati Alexander, Graham e Bell. Questa piccola scatola cubica e’ stata messa in orbita e ha raccolto dati fino al 27 aprile quando poi e’ ricaduta incendiandosi a contatto con l’atmosfera.

Se pensate che stia scherzando, ecco il link della pagina NASA relativa la programma Small Spacecraft Technology:

– NASA, SST

Sempre nell’ottica del risparmio, il programma PhoneSat ha utilizzato un’analisi dei dati davvero molto carina. Invece di raccogliere i dati a terra e analizzarli in un centro di calcolo specifico, i dati sono stati resi pubblici per gli utenti che quindi hanno potuto analizzare indipendentemente le informazioni inviate dai telefoni in orbita, mettendo poi in condivisione con gli altri i loro risultati. Si e’ dunque trattato di un bellissimo esempio di “citizens science”, in cui tutti potevano partecipare e condividere informazioni con gli altri.

Attraverso le immagini inviate dalle fotocamere, e’ stato possibile ricostruire una mappa completa della Terra, come mostra questo esempio:

Immagini a bassa risoluzione di PhoneSat. Media e alta risoluzione in acquisizione

ottenuta incollando tra loro le diverse foto scattate. Ovviamente, in questo caso l’informazione della posizione misurata attraverso il GPS e’ fondamentale.

Ecco il sito ufficiale di PhoneSat, in cui trovate oltre alle immagini anche la descrizione del programma e le modalita’ di condivisione dei dati raccolti:

– PhoneSat

Qualora fosse interessati, anche se il satellite e’ andato perso, potete ancora iscrivervi al programma per avere libero accesso ai dati raccolti.

Solo per completezza, una domanda lecita che ci si potrebbe fare e’: come sono stati inviati i dati? Come detto, siamo partiti dall’elettronica ormai di consumo degli smartphone. Per poter inviare i dati a terra pero’, i sistemi sono stati costruiti per utilizzare la banda 437.425 MHz che e’ quella maggiormente utilizzata dai radioamatori. In questo modo, e’ possibile far arrivare le informazioni dagli smartphone fino alla stazione di terra dove poi vengono condivisi tra tutti gli utenti.

Concludendo, i risultati di questo studio sono senza dubbio incoraggianti. Sfruttare soluzioni low cost nella costruzione dei satelliti sicuramente consentirebbe di risparmiare molti fondi e deviarli da queste attivita’, ormai di servizio, verso tematiche piu’ complesse in cui e’ richiesto un maggior afflusso di finanziamenti. PhoneSat continua dunque il suo lavoro, e il programma a breve termine prevede il lancio di altri sistemi migliorati al fine di ottenere dati sempre piu’ precisi e che, nel giro di poco tempo, potrebbero sostituire del tutto i vecchi sistemi satellitari molto piu’ costosi.

 

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

Superstizioni e scaramanzie

In un commento lasciato nell’apposita sezione:

– Hai domande o dubbi?

una nostra cara lettrice, mi ha chiesto di scrivere un articolo riguardante le superstizioni. Come tutti sapete, in questo caso parliamo di usanze e modi di fare che, in modo o nell’altro, porterebbero sfortuna a chi non li compie. Credo che questo discorso sia estremamente interessante anche nell’ambito delle profezie che siamo soliti trattare su questo blog. Vi faccio un esempio, formulare o credere a delle profezie, corrisponde quasi sempre ad attendere un evento nefasto scatenato da qualcosa di poco controllabile. Allo stesso modo, i gesti scaramantici servono per allontanare le disgrazie che potrebbero accadere qualora un particolare gesto non venisse compiuto. Ognuno di noi ha i suoi gesti scaramantici che compie, magari inconsciamente, ripetutamente prima di qualcosa. Fate attenzione, nel momento in cui un gesto viene compiuto sistematicamente prima di qualcosa e, qualora non venisse fatto questo potesse portare uno stato di ansia eccessiva, non parliamo piu’ di scaramanzia ma di manie ossesivo compulsive. Al solito, c’e’ sempre un limite che deve essere rispettato per non cadere in vere e proprie fobie.

Diverso e’ invece il discorso delle superstizioni. Qui parliamo proprio di particolari eventi che potrebbero portare fortuna o sfortuna qualora venissero fatti, ma sono gesti comuni, molto spesso tramandati dalla storia o dalle usanze popolari. Come sappiamo bene, molto spesso cio’ che viene dall’antichita’ e’ visto con una sorta di rispetto che tende a mitizzare queste leggende e a renderle necessariamente vere.

Ora, ovviamente sarebbe impossibile parlare di tutte le superstizioni esistenti, dal momento che il loro numero diverge molto facilmente e soprattutto quando ci si appella alla cultura popolare di alcune zone, si rischia veramente di scrivere una enciclopedia sull’argomento. Documentandomi su queste tematiche, ho potuto constatare come molto spesso diverse superstizioni siano in contrapposizione tra loro. Magari, secondo la cultura di una regione, un gesto puo’ portare fortuna, secondo altre invece e’ portatore di gravi sventure.

Prima di tutto, cerchiamo di fare una considerazione oggettiva. Come anticipato, molte superstizioni vengono tramandate dalla storia. Tolto il rispetto per le culture antiche, molto spesso si tratta di credenze legate all’ignoranza delle persone su argomenti specifici. Oggi, la nostra aumentata consapevolezza, ci dovrebbe far ragionare e farci capire come tanti gesti che nel passato assumevano un’aura quasi magica, sono facilmente spiegabili attraverso la conoscenza.

Da sempre sono stato incuriosito da queste tematiche. Molto spesso, mi sono trovato a chiedere a delle persone come mai credessero in certe superstizioni e moltissime volte, mi sono sentito rispondere: “non ci credo, ma, nel dubbio, rispettarle non mi costa nulla”. Bene, credo che una risposta di questo tipo ci faccia capire come il dubbio sia sempre presente nell’animo umano ma soprattutto come la fiducia nella nostra conoscenza possa essere definita “quanto basta”, cioe’, lasciamo sempre un velo di mistero che non fa mai male.

Alal luce di queste considerazioni, vorrei passare in esame le superstizioni piu’ popolari appunto per mostrare la loro origine storica ma soprattutto il contesto storico da cui ci sono state tramandate.

Sicuramente tutti conoscono la fama negativa del numero 17. Come sapete, in Italia ed in altri paesi, questo numero e’ sinonimo di malaugurio mentre in tantissimi altri paesi e’ considerato un portafortuna mentre il 13 e’ visto di cattivo occhio. Perche’ questa differenza? Come anticipato, questo avviene per molte superstizioni. Quello che puo’ essere vero per una cultura, puo’ avere un significato oppposto per un ‘altra.

Riguardo al 17, la sua fama e’ talmente nota che si parla di “Eptacaidecafobia” per indicare la paura in questo numero. Il primo ad indicare il 17 come numero negativo fu addirittura Pitagora. Il 17 si trova infatti tra il 16 ed il 18, considerati numeri molto positivi in quanto rappresentanti le aree dei quadrilateri 4×4 e 6×3. Al contrario, il 17, essendo un numero primo, non puo’ essere visto in nessun caso come l’area di un poligono dai lati interi. Diversa spiegazione viene invece dalla cultura romana, sicuramente a noi piu’ vicina. Nell’antica Roma, si usava scrivere sulle lapidi dei defunti la parola “VIXI” per indicare “ho vissuto”. Bene, l’anagramma di VIXI e’ XVII, che in numerazione romana indica il 17. Proprio da questo fatto nasce la cultura italica del vedere il 17 come numero sfortunato.

Discorso diverso avviene invece per il 13, considerato sfortunato in molte culture anglosassoni. In questo caso, l’origine e’ da ricercarsi nella storia dell’ultima cena. Come e’ noto, il tredicesimo “ospite” tra i 12 apostoli era proprio Gesu’ Cristo, che poco dopo venne ucciso in croce.

Sempre di origine biblica e’ la concezione che il venerdi sia un numero sfortunato. Come e’ noto, di venerdi mori’ Gesu’ Cristo (venerdi santo) e dunque, in base alla cultura, si indica come giorno sfortunato il venerdi 13 o il venerdi 17.

Cambiando argomento, ma sempre restando in tema di superstizioni, una delle piu’ note e’ quella che riguarda la caduta di sale o di olio in terra. In questo caso, l’origine e’ molto semplice e, al solito, viene tramandata dal passato quando il sale e l’olio rappresentavano dei beni molto costosi. Proprio per questo motivo, la perdita di questi beni era vista come un cattivo auspicio, economico in questo caso, per gli abitanti della casa. Sempre legato al costo elevato nel passato di alcuni beni, e’ la superstizione di 7 anni di sventura facendo cadere uno specchio. In  questo caso pero’, oltre al danno economico, che nel passato era determinante, e’ interessante capire l’origine proprio dei 7 anni di sventura. Anche in questo caso, dobbiamo appellarci all’antica Roma. Secondo la tradizione dell’impero, la vita era solita rinnovarsi ogni 7 anni mentre lo specchio era, grazie alle sue proprieta’ riflettenti, in grado di imprigionare una parte dell’anima di chi ci si specchiava. In questo senso, rompere lo specchio significava intrappolare l’anima dello sfortunato fino a che la vita non si sarebbe rinnovata dopo 7 anni.

Visto che nel commento mi e’ stato anche chiesto esplicitamente, parlero’ anche della superstizione del non passare sotto una scala aperta. In questo caso, troviamo una duplice origine per questa credenza. In primis, come in molti altri casi, abbiamo un’origine biblica della cosa. La scala appoggiata al muro, sarebbe un simbolo della trinita’ divina espressa attraverso il triangolo. Passare sotto la scala sarebbe equivalente ad interrompere il triangolo e quindi a mettere in discussione la trinita’. Storicamente invece, questa superstizione nasce da ovvi motivi di sicurezza. In passato, le scale utilizzate per riparare i tetti, non erano provviste di gommini antiscivolo, per cui era molto frequente che la scala scivolasse lungo il muro con il rischio di cadere sulla testa dello sfortunato passante. Da qui, l’origine della profezia che vedrebbe come segno nefasto quello di passare sotto la scala aperta.

Sempre legata alla cultura popolare e’, ad esempio, la superstizione del non aprire un ombrello dentro casa. In questo caso infatti, aprire un ombrello all’interno della propria abitazione sarebbe equivalente a dire che il tetto non ci protegge abbastanza o che , purtroppo, non abbiamo un tetto sotto cui stare.

Come capite bene, soprattutto per le profezie che vengono dalla cultura popolare, l’origine delle superstizioni e’ da ricercarsi nei gesti fatti in passato e che potevano indicare uno stato di indigenza delle persone. Ripetere quei gesti era dunque visto come simbolo di malaugurio per chi li compiva.

Superstizioni invece legate alla salute sono quelle che riguardano il non poggiare il cappello sul letto e non rifare mai un letto in tre persone. Nel primo caso, sempre nel passato, quando un dottore faceva visita domestica ad un malato grave, era solito sedersi vicino al letto del paziente e poggiare il proprio cappello sul materasso. Compiere questo gesto significherebbe dunque attirare un medico per persone malate nell’abitazione. La stessa cosa vale per il detto di non rifare il letto in tre. Per rifare un letto bastano due persone. In pasato, quando ne servivano tre? Sempre quando c’era un malato grave che non poteva alzarsi. In questo caso, mentre due rifacevano il letto, una terza persona era incaricata di sollevare il malato.

Solo per concludere, vi parlo di un’ultima superstizione invece piu’ recente: quella secondo cui se si accendono piu’ sigarette con lo stesso fiammifero, il piu’ giovane del gruppo morira’ presto. In questo caso, l’origine viene dalla prima guerra mondiale, quando, per risparmiare beni preziosi, si era soliti accendere con un fiammifero le sigarette di piu’ soldati. In questo caso, un cecchino appostato, vedendo la fiamma, aveva tutto il tempo di prendere la mira e fare fuoco. Per motivi gerarchici, chi era l’ultimo ad accendere la propria sigaretta? Ovviamente il piu’ giovane del gruppo, che dunque rappresentava un facile bersaglio per il cecchino.

Ovviamente ci sarebbero tantissime altre superstizioni da trattare, ma, almeno secondo me, queste sono quelle piu’ popolari e la cui origine e’ piu o meno nota. Come detto all’inizio, molte di queste storie provengono dal passato e dalla cultura popolare. Capire l’origine di questi gesti, ci fa ricordare lo stato di indigenza in cui magari vivevano i nostri antenati. Oggi, ripetere questi gesti e’ solo una tradizione tramandata da generazioni, ma che non offre nessun vantaggio. Come anticipato pero’, per molti, fare questi gesti non costa nulla per cui continueranno a farli senza problemi e anche a tramandarli alle generazioni future.

 

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Oggi il mondo e’ felice?

In un mondo in cui, troppo spesso, ognuno di noi esterna i propri sentimenti attraverso la rete e specialmente attraverso i social network, non poteva certo mancare un’applicazione in grado di stimare la felicita’ mondiale attraverso internet. Sicuramente, avrete letto di questa notizia su diversi siti e giornali. Come e’ noto, e’ stata sviluppata una app in grado di misurare la felicita’ attraverso milioni di tweet pubblicati ogni giorno su twitter.

Ora, leggendo di questa notizia, mi e’ subito venuto in mente il discorso webbot, di cui abbiamo parlato in varie occasioni:

– La previsione informatica sul 2012

– Ora anche i profeti elettronici

Come ricorderete, webbot e’ un programma, inizialmente pensato per prevedere gli andamenti dei mercati, che basa la sua ricerca sui risultati ottenuti in rete e selezionati in base a dei termini di ricerca specifici. A ciascun risultato viene attribuito un punteggio e, al termine della ricerca che prevede una scansione non solo dei siti visibili ma anche di quelli che compongono il cosiddetto web underground, vengono selezionati dei termini con maggior frequenza, la cui interpretazione determina la previsione cercata.

Spesso, abbiamo analizzato la debolezza di queste previsioni, interamente basate su determinazioni statistiche di eventi che statistici non sono. Queste evidenze sono poi risultate eclatanti nel momento in cui tanti catastrofisti hanno pensato bene di utilizzare il webbot per formulare previsioni sulle prossime catastrofi che sarebbero dovute avvenire.

Ora, l’app che misura la felicita’, funziona con un algoritmo molto simile a quello del webbot.

Questa applicazione, chiamata Edonometro o Hedonometer in inglese, e’ stata sviluppata da una collaborazione tra l’universita’ del Vermont e la compagnia privata Mitre Corporation. Come funziona? Come anticipato, questa applicazione si basa solamente su twitter e, leggendo milioni di tweet pubblicati giorno per giorno, e’ in grado di individuare delle parole chiave precedentemente caricate in un vocabolario e di capire il grado di felicita’ globale. Mi spiego meglio, a ciascuna parola viene associato un punteggio tra 1 e 9, in base alla felicita’ crescente che ciascun termine suscita nelle persone. Per farvi un esempio, le parole gioia, felice, successo, indicano felicita’, mentre parole come attentato, morte, crimine, provocano tristezza. Si parla in questo caso di “temperatura emotiva” ed il sistema e’ basato su un vocabolario di 10000 vocaboli selezionati da uno studio su volontari.

Mediante questa ricerca, l’Edonometro determina un punteggio globale in base al quale determina il livello di felicita’ o di tristezza giornaliero.

In realta’, questo strumento non e’ stato sviluppato come app, anche perche’ non credo che un’universita’ si metterebbe al lavoro con una software house semplicemente per sviluppare e vendere un app per smartphone. L’Edonometro e’ stato inzialmente concepito per studi sociali, giornalistici e anche economici. E’ risaputo infatti che l’andamento dei mercati e’ spesso determinato dalla fiducia degli investitori nel sistema, legata dunque in parte anche allo stato emotivo.

Il risultato di questo studio e’ un grafico che mostra il punteggio di felicita’ degli ultimi 5 anni:

Risultati dell’edonometro negli ultimi 5 anni

Come vedete, il giorno piu’ triste e’ risultato quello dell’attentato alla maratona di Boston.

Ovviamente, questo risultato e’ affetto da una notevole incertezza statistica. Per farvi capire questo punto, sicuramente i risultati degli anni precedenti sono basati su un numero di tweet notevolmente piu’ basso legato al minor numero di utenti del social network.

Visti i risultati promettenti dell’algoritmo, si e’ poi deciso di trasformare l’edonometro in una app. Al momento, come anticipato, i risultati sono basati esclusivamente su twitter ed in particolare sui soli tweet provenienti dagli Stati Uniti. Il perche’ di questo e’ facilmente comprensibile: lo sviluppo sociale iniziale dell’applicazione, era pensato per determinare quali zone degli Stati Uniti risultassero piu’ felici e dunque per correlare il risultato con la qualita’ della vita nelle diverse citta’.

In futuro, si pensa gia’ di estendere la ricerca anche ad altri social network oltre ovviamente ai motori di ricerca. Inoltre, gli sviluppatori sono gia’ al lavoro per introdurre nel vocabolario dell’app altre 15 lingue e dunque estendere i risultati al mondo intero oltre ovviamente a riportare risultati ora per ora e non giornalmente come fatto ora.

Speriamo solo che in futuro non dovremmo basare i nostri rapporti personali sui risultati dell’edonometro!

 

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Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

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

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.

L’anomalia del Mar Baltico

Piu’ o meno durante l’estate del 2011, gli appassionati di UFO e di misteri hanno avuto un bel da fare con la cosiddetta scoperta dell’anomalia del Baltico. Cerchiamo di andare con ordine per spiegare di cosa si tratta anche a chi non ne ha mai sentito parlare.

Durante una ricognizione, una nave specializzata nella ricerca di tesori sommersi, ha individuato una strana formazione a circa 90 metri di profondita’. L’osservazione e’ stata possibile mediante il sonar e per questo motivo le prime foto circolanti sul web avevano una scarsa risoluzione. Perche’ si parla di “strana formazione”? La scoperta e’ stata fatta da un team di svedesi esperti appunto nella ricerca di tesori sommersi e chiamati “Ocean X Team”. Proprio secondo gli scopritori di questa anomalia, la formazione sarebbe simile ad un disco volante probabilmente precipitato nel Mar Baltico. Prima di discutere di queste ipotesi, vi mostro una foto del ritrovamento sottomarino:

Il misterioso oggetto sul fondo del Mar Baltico

Come vedete, e come si legge in tantissimi articoli, la struttura, larga 20 metri, presenterebbe caratteristiche molto strane: una struttura molto regolare, strani corridoi che la attraversano, fori perfettamente circolari sui due lati. Inoltre, il presunto disco volante sarebbe adagiato su una piattaforma, anche questa dalla forma stranamente circolare, larga 180 metri. A complicare maggiormente il mistero, nella parte posteriore del disco sarebbe stata individuata una lunga striscia morfologicamente diversa dal fondale vicino, come a rappresentare la scia lasciata dall’UFO durante la caduta.

La presunta scia dietro l’anomalia

Per completezza, vi dico anche che quella del disco volante, non e’ l’unica ipotesi fatta circolare negli ultimi tempi. In alcuni casi, si parla di una misteriosa arma nazista risalente alla seconda guerra mondiale. Questa ipotesi sarebbe avvalorata dal fatto che l’oggetto si troverebbe in mezzo alla principali rotte commerciali e che la Germania Nazista ha per lungo tempo difeso quel corridio di mare per l’importanza strategica che rappresentava.

Un’ultima ipotesi vorrebbe invece la struttura di origine umana e lasciata in tempi remoti da una misteriosa civilta’. In questi casi, il mistero sarebbe offerto dall’identificazione della civilta’ stessa. Tornando indietro attraverso le ere geologiche, dobbiamo arrivare piu’ o meno a 20000 anni fa per avere la zona non ricoperta di acqua. In questo periodo pero’, gli esseri umani non potevano certo disporre degli attrezzi per realizzare una simile costruzione e proprio per questo si arriva a parlare di incontri con esseri alieni e di Atlantide.

Insomma, tante ipotesi diverse ma tutte che conducono a qualcosa di misterioso e non compreso.

Cerchiamo a questo punto di capire meglio di cosa si tratta e se, a distanza di quasi due anni, ancora si parla di mistero irrisolto.

Prima di tutto, vi mostro il luogo del ritrovamento:

Il luogo del ritrovamento nel Mar Baltico

Non pensate che il punto del ritrovamento sia una cosa scontata. Per diverso tempo infatti i membri del Ocean X hanno tenuto nascosto il punto esatto in cui era stato individuato l’oggetto. Si potrebbe pensare che il segreto fosse mantenuto per evitare folle di curiosi intorno al ritrovamento, ma a 90 metri di profondita’ non e’ proprio semplice fare turismo o meglio per poterlo fare sono necessarie attrezzature che normalmente non si dispongono. In realta’, come vedremo nel seguito, il luogo e’ stato mantenuto segreto per tanto tempo per evitare che altri ricercatori potessero analizzare il ritrovamento o comunque trarre conclusioni diverse da quelle del Ocean X Team.

Prima di tutto, ad alimentare il mistero sull’oggetto sul fondo del mare ha contribuito anche la storia stessa del ritrovamento, raccontata in diverse occasioni da Peter Lindberg fondatore dell’Ocean X. Stando alle sue dichiarazioni, molte apparecchiature elettroniche presenti sulla nave sarebbero andate in tilt passando sul punto del ritrovamento. Queste anomalie sarebbero poi scomparse allontanandosi di soli 200 metri dal punto, per poi ripresentarsi non appena si tornava indietro. Proprio queste stranezze avrebbero spinto Lindberg ed i suoi collaboratori a credere all’ipotesi aliena. Ora, capite bene che dichiarando il punto esatto del ritrovamento, chiunque sarebbe potuto andare in zona e verificare di persona la presenza di queste anomalie magnetiche. Forse stiamo ragionando in modo prevenuto, ma prima di pensare questo leggete il seguito della storia.

La storia delle anomalie magnetiche e’ stata richiamata per diversi mesi dell’Ocean X per giustificare la mancanza di foto e riprese ad alta definizione. Molti ricercatori infatti hanno piu’ volte chiesto immagini 3D ad alta risoluzione appunto per verificare le storie raccontate da Lindberg. Queste immagini hanno tardato molto ad arrivare, giustificate dal fatto che la strumentazione impazziva arrivati sul punto.

Ora, come si potrebbe facilmente pensare, basterebbe fare un’immersione, prelevare un campione di questo strano oggetto ed analizzarlo in laboratorio per verificare la sua origine. In realta’, anche per questo si e’ dovuto aspettare moltissimo tempo. L’Ocean X ha infatti atteso piu’ di un anno per prelevare un campione di materiale e farlo analizzare. Nel frattempo pero’ ha realizzato un documentario sul ritrovamento venduto a diverse emittenti private, i membri del gruppo hanno rilasciato interviste ovunque e partecipato a tantissime tramissioni, insomma, da perfetti sconosciuti, Lindberg ed i suoi collaboratori sono diventati delle star.

Una delle tante immagini create per mostrare la somiglianza con la Millenium Falcon

Le poche foto fatte circolare sul web, presentavano, a detta di molti esperti che le hanno analizzate, una bassisima risoluzione e diverse modificazioni fatte in origine dall’Ocean X. Questi particolari rendevano l’analisi delle prove fotografiche estremamente complessa e ovviamente non risolutiva. Inoltre, come dichiarato da diverse fonti, molte immagini erano chiaramente false e create appositamente per far assomigliare ancora di piu’ l’anomalia all’astronave “Millenium Falcon” di Guerre Stellari e dunque avvalorare l’origine aliena del ritrovamento. Affermazioni di questo tipo, oltre che dalla rete, sono state fatte da Dan Fornari, un geologo del Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts e da Jonathan Hill, un ricercatore del Mars Space Flight dell’Arizona State University.

Detto questo, parliamo quindi delle analisi di laboratorio sul campione di materiale. Queste analisi sono state condotte da Volker Brüchert, un professore associato di geologia presso l’Universita’ di Stoccolma, a cui Lindberg ha portato diverse rocce prelevate dall’anomalia del Baltico. Proprio Lindberg, avrebbe affermato in varie interviste che Brüchert era completamente sorpreso dei risultati delle analisi. I materiali estratti non erano di origine vulcanica e probabilmente neanche di origine terrestre. In questo caso era dunque lecito parlare di disco volante, o, in alternativa, di meteorite precipitato nel Baltico.

A seguito di queste affermazioni, lo stesso Brüchert rilascio’ delle interviste ai media svedesi per smentire pero’ quanto affermato da Lindberg. Secondo il ricercatore le rocce, perche’ di questo si tratta, sono in realta’ arenarie, basalti e gneiss. La presenza di queste rocce e’ perfettamente spiegabile se consideriamo che il mar Baltico e’ una vasta valle glaciale in cui si sono formati e sciolti ghiacci durante diversi periodi. Proprio il movimento dei ghiacci sarebbe in grado di trasportare rocce di origine diversa, tra cui anche materiali vulcanici. Inoltre, il vasto basamento di roccie ritrovato in prossimita’ dell’anomalia, e che spesso viene mostrato insieme a questa per la sua strana forma, e’ in realta’ un cuscino di basalto come ce ne sono diversi in quella zona di mare.

Perche’ dunque Lindberg non ammette l’errore e continua imperterrito a rilasciare interviste in giro per il mondo? Purtroppo la risposta e’ molto semplice e simile a tante altre viste in questo blog. Come anticipato prima, la storia dell’anomalia del Baltico ha reso famoso in tutto il mondo l’Ocean X Team. Le interviste, il documentario e le trasmissioni TV hanno fruttato molti soldi a Lindberg e collaboratori. Inoltre, si stanno organizzando delle costose spedizioni a bordo di un sottomarino per visitare l’anomalia sul fondo del Baltico. Capite bene che il giro d’affari intorno a questo pezzo di roccia e’ veramente enorme.

Concludendo, l’anomalia del Baltico, di cui molto si e’ parlato durante l’estate del 2011, si e’ invece rivelata una bufala. Non esiste nessuna connessione con civilta’ aliene, misteriose armi naziste o meteoriti caduti sulla Terra. Quella che ha alimentato per molto tempo il mistero su questo oggetto e’ stata in realta’ la scarsita’ di informazioni date dagli scopritori dell’anomalia. Come visto, questa poca informazione e’ in realta’ un strumento utilizzzato per tenere alta l’attenzione e per massimizzare i profitti economici dell’Ocean X Team. Al solito, mistero o no, l’importante e’ guadagnarci bene!

 

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

 

Perche’ la ricerca: economia

Nel post precedente:

– Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

abbiamo cercato di rispondere alla domanda “perche’ fare ricerca?” discutendo il lato tecnologico e le possibili ricadute scientifiche nella vita di tutti i giorni. Come detto, stiamo cercando di rispondere a questa domanda non in senso generale, ma proprio contestualizzando la risposta in questi anni di profonda crisi economica o, comunque, investendo nella ricerca a discapito di settori considerati piu’ importanti o vitali per tutti i cittadini.

Dopo queste considerazioni piu’ tecniche, vorrei invece analizzare il discorso economico della ricerca. Come sappiamo, e come abbiamo visto nel precedente post, fare ricerca ad alti livelli implica investimenti molto massicci. Tolte le ricadute tecnologiche, cerchiamo invece di capire se sono investimenti a fondo perduto o se implicano un ritorno economico tangibile per le nazioni.

Come nel caso precedente, prendiamo come esempio tra grandi ricerche in settori diversi per cercare di quantificare in modo pratico, numeri alla mano. I soliti tre esempi sono: ITER, il reattore a fusione per scopi di ricerca, le missioni spaziali e il CERN, come esempio di grande laboratorio per la fisica delle particelle.

Partiamo da ITER e partiamo con una considerazione che ci deve far riflettere. ITER e’ una collaborazione internazionale in cui entrano gli Stati Uniti, il Giappone e alcuni paesi europei. Come detto, parliamo di un investimento dell’ordine di 10 miliardi di euro. Forse vi fara’ riflettere il fatto che Francia e Giappone hanno discusso per lungo tempo proprio per cercare di costruire il reattore nel proprio paese. Ovviamente averlo in casa offre dei vantaggi notevoli in termini di ricadute tecnologiche, ma sicuramente implica una maggiore spesa per il paese ospitante. Conoscendo la situazione economica attuale, se un paese cerca in tutti i modi di averlo in casa e dunque spendere di piu’, significa che qualcosa indietro deve avere.

Passiamo invece alle missioni spaziali. Altro tema scottante nel discorso economico e molte volte visto come una spesa enorme ma non necessaria in tempi di crisi. Partiamo, ad esempio, dal discorso occupazionale. Molte volte sentiamo dire dai nostri politicanti o dagli esperti di politica ecnomica che si devono fare investimenti per creare posti di lavoro. Vi faccio un esempio, al suo apice, il programma di esplorazione Apollo dava lavoro a circa 400000 persone. Non pensiamo solo agli scienziati. Un programma del genere crea occupazione per tutte le figure professionali che vanno dall’operaio fino al ricercatore, dall’addetto alle pulizie dei laboratori fino all’ingegnere. Ditemi voi se questo non significa creare posti di lavoro.

Passando invece all’esempio del CERN, sicuramente i numeri occupazionali sono piu’ piccoli, ma di certo non trascurabili. Al CERN ci sono circa 2500 persone che tutti i giorni lavorano all’interno del laboratorio. A questi numeri si devono poi sommare quelli dei paesi che partecipano agli esperimenti ma non sono stanziali a Ginevra. In questo caso, arriviamo facilmente ad una stima intorno alle 15000 unita’.

A questo punto pero’ sorge una domanda che molti di voi si staranno gia’ facendo. LHC, come esempio, e’ costato 6 miliardi di euro. E’ vero, abbiamo creato posti di lavoro, ma la spesa cosi’ elevata giustifica questi posti? Con questo intendo, se il ritorno fosse solo di numeri occupazionali, allora tanto valeva investire cifre minori in altri settori e magari creare piu’ posti di lavoro.

L’obiezione e’ corretta. Se il ritorno fosse solo questo, allora io stesso giudicherei l’investimento economico, non scientifico, fallimentare. Ovviamente c’e’ molto altro in termini finanziari.

Prima di tutto vi devo spiegare come funziona il CERN. Si tratta di un laboratorio internazionale, nel vero senso della parola. Il finanziamento del CERN viene dai paesi membri. Tra questi, dobbiamo distinguere tra finanziatori principali e membri semplici. Ovviamente i finanziatori principali, che poi sono i paesi che hanno dato il via alla realizzazione del CERN, sono venti, tra cui l’Italia, ma, ad esempio, alla costruzione di LHC hanno partecipato circa 50 paesi. Essere un finanziatore principale comporta ovviamente una spesa maggiore che viene pero’ calcolata anno per anno in base al PIL di ogni nazione.

Concentriamoci ovviamente sul caso Italia, ed in particolare sugli anni caldi della costruzione di LHC, quelli che vanno dal 2000 al 2006, in cui la spesa richiesta era maggiore.

Nel 2009, ad esempio, il contributo italiano e’ stato di 83 milioni di euro, inferiore, in termini percentuali, solo a Francia, Germania e Regno Unito.

Contributo italiano al CERN in milioni di euro. Fonte: S.Centro, Industrial Liaison Officer

Il maggiore ritorno economico per i paesi e’ ovviamente in termini di commesse per le industrie. Che significa questo? Servono 100 magneti, chi li costruisce? Ovviamente le industrie dei paesi membri che partecipano ad una gara pubblica. Il ritorno economico comincia dunque a delinearsi. Investire nel CERN implica un ritorno economico per le industrie del paese che dunque assumeranno personale per costruire questi magneti. Stiamo dunque facendo girare l’economia e stiamo creando ulteriori posti di lavoro in modo indiretto.

Apriamo una parentesi sull’assegnazione delle commesse. Ovviamente si tratta di gare pubbliche di appalto. Come viene decretato il vincitore? Ogni anno, il CERN calcola un cosiddetto “coefficiente di giusto ritorno”, e’ un parametro calcolato come il rapporto tra il ritorno in termini di commesse per le industrie e il finanziamento offerto alla ricerca. Facciamo un esempio, voi investite 100 per finanziare la costruzione di LHC, le vostre industrie ottengono 100 di commesse dal CERN, il coefficiente di ritorno vale 1.

Ogni anno, in base al profilo di spesa, ci saranno coefficienti diversi per ciascun paese. Si parla di paesi bilanciati e non bilanciati a seconda che il loro coefficiente sia maggiore o minore del giusto ritorno. In una gara per una commessa, se l’industria di un paese non bilanciato arriva seconda dietro una di un paese gia’ bilanciato, e lo scarto tra le offerte e’ inferiore al 20%, allora l’industria del paese non bilanciato puo’ aggiudicarsi la gara allineandosi con l’offerta del vincitore. In questo modo, viene ripartito equamente, secondo coefficienti matematici, il ritorno per ciascun paese.

Cosa possiamo dire sull’Italia? Negli anni della costruzione di LHC, LItalia ha sempre avuto un coefficiente molto superiore al giusto ritorno. Per dare qualche numero, tra il 1995 e il 2008, il nostro paese si e’ aggiudicato commesse per le nostre aziende per un importo di 337 milioni di euro.

Vi mostro un altro grafico interessante, sempre preso dal rapporto del prof. S.Centro dell'”Industrial Liaison Officer for Italian industry at CERN”:

Commesse e coefficiente di ritorno per l’Italia. Fonte: S.Centro, Industrial Liaison Officer

A sinistra vedete gli importi delle commesse per gli anni in esame per il nostro Paese, sempre in milioni di euro, mentre a destra troviamo il coefficiente di ritorno per l’Italia calcolato in base all’investimento fatto. Tenete conto che in quesgli anni, la media del giusto ritorno calcolato dal CERN era di 0.97.

Guardando i numeri, non possiamo certo lamentarci o dire che ci abbiano trattato male. La conclusione di questo ragionamento e’ dunque che un investimento nella ricerca scientifica di qualita’, permette un ritorno economico con un indotto non indifferente per le aziende del paese. Ogni giorno sentiamo parlare di rilancio delle industrie, di creazione di posti di lavoro, di rimessa in moto dell’economia, mi sembra che LHC sia stato un ottimo volano per tutti questi aspetti.

Ultima considerazione scientifico-industriale. Le innovazioni apportate facendo ricerca scientifica, non muoiono dopo la realizzazione degli esperimenti. Soluzioni tecnologiche e migliorie entrano poi nel bagaglio industriale delle aziende che le utilizzano per i loro prodotti di punta. Molte aziende vengono create come spin-off di laboratori, finanziate in grossa parte dalla ricerca e poi divengono delle realta’ industriali di prim’ordine. L’innovazione inoltra porta brevetti che a loro volta creano un ritorno economico futuro non quantificabile inizialmente.

Concludendo, anche dal punto di vista economico, fare ricerca non significa fare finanziamenti a fondo perduto o fallimentari. Questo sicuramente comporta un ritorno economico tangibile immediato. Inoltre, il ritorno in termini tecnologici e di innovazione non e’ quantificabile. Fare ricerca in un determinato campo puo’ portare, immediatamente o a distanza di anni, soluzioni che poi diventeranno di uso comune o che miglioreranno settori anche vitali per tutti.

Vi lascio con una considerazione. Non per portare acqua al mulino della ricerca, ma vorrei farvi riflettere su una cosa. In questi anni di crisi, molti paesi anche europei, ma non l’Italia, hanno aumentato i fondi dati alla ricerca scientifica. A fronte di quanto visto, forse non e’ proprio uno sperpero di soldi.

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

Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

Molte volte, parlando di scienza e di ricerca scientifica, mi viene fatta una domanda apparentemente banale, ma che in realta’ nasconde un vero e proprio mondo: Perche’ fare ricerca?

Ovviamente in questo caso non parlo del senso letterale della domanda. E’ noto a tutti che la ricerca scientifica ci permette di aumentare la nostra conoscenza del mondo, dei meccanimi della natura e ci consente di dare un piccolo contributo al dilemma: da dove veniamo e dove andiamo?

In questo post e nel successivo, vorrei cercare di parlare proprio del senso piu’ pratico di questa domanda. Al giorno d’oggi, con la crisi che imperversa, molti si chiedono che senso abbia “sperperare” soldi nella ricerca scientifica invece di utilizzarli per fini piu’ pratici e tangibili per la societa’.

In questo primo post vorrei parlare delle motivazioni scientifiche e tenologiche della ricerca scientifica, mentre nel prossimo post mi vorrei concentrare sugli aspetti piu’ prettamente economici.

Premesso questo, cerchiamo di capire quali sono le implicazioni e le migliorie scientifiche apportate dall’attivita’ di ricerca.

Molti di voi sapranno gia’ che diverse tecniche di diagnostica medica, come la radiografia, la TAC, la PET, provengono e sono state pensate nell’ambito della ricerca scientifica ed in particolare per la costruzione di rivelatori per le particelle. Questi sono discorsi abbastanza noti e per principio non vi faro’ la solita storiella con date e introduzione negli ospedali di queste tecniche.

Parliamo invece di cose meno note, ma forse ben piu’ importanti.

A costo di sembrare banale, vorrei proprio iniziare da LHC al CERN di Ginevra e dalla ricerca nella fisica delle alte energie. In questo caso, stiamo parlando del piu’ grande acceleratore in questo settore e ovviamente anche del piu’ costoso. Con i suoi 6 miliardi di euro, solo per l’acceleratore senza conteggiare gli esperimenti, parliamo di cifre che farebbero saltare sulla sedia molti non addetti ai lavori.

Che vantaggi abbiamo ottenuto a fronte di una spesa cosi grande?

Next: il primo server WWW del CERN

Partiamo dalle cose conosciute. Solo per darvi un esempio, il “world wide web” e’ nato proprio al CERN di Ginevra, dove e’ stato sviluppato per creare un modo semplice e veloce per lo scambio di dati tra gli scienziati. Ad essere sinceri, un prototipo del WWW era gia’ stato sviluppato per ambiti militari, ma l’ottimizzazione e la resa “civile” di questo mezzo si deve a due ricercartori proprio del CERN:

– CERN, were the web was born

Restando sempre in ambito tecnlogico, anche l’introduzione del touchscreen e’ stata sviluppata al CERN e sempre nell’ambito della preparazione di rivelatori di particelle. A distanza di quasi 20 anni, questi sistemi sono ormai di uso collettivo e vengono utilizzati in molti degli elettrodomestici e dei gadget a cui siamo abituati.

Uno dei primi sistemi touch introdotti al CERN

Pensandoci bene, tutto questo e’ normale. Rendiamoci conto che costruire un acceleratore o un esperimento sempre piu’ preciso, impone delle sfide tecnologiche senza precedenti. Laser, sistemi di controllo ad alta frequenza, magneti, rivelatori sono solo alcuni esempi dei sistemi che ogni volta e’ necessario migliorare e studiare per poter costruire una nuova macchina acceleratrice.

Anche in ambito informatico, la ricerca in fisica delle alte energie impone dei miglioramenti che rappresentano delle vere e proprie sfide tecnologiche. Un esperimento di questo tipo, produce un’enorme quantita’ di dati che devono essere processati e analizzati in tempi brevissimi. Sotto questo punto di vista, la tecnologia di connessione ad altissima velocita’, le realizzazione di sistemi di contenimento dei dati sempre piu’ capienti e lo sviluppo di macchine in grado di fare sempre piu’ operazioni contemporaneamente, sono solo alcuni degli aspetti su cui la ricerca scientifica per prima si trova a lavorare.

Saltando i discorsi della diagnostica per immagini di cui tutti parlano, molte delle soluzioni per la cura di tumori vengono proprio dai settori della fisica delle alte energia. Basta pensare alle nuove cure adroterapiche in cui vengono utilizzati fasci di particelle accelerati in piccoli sistemi per colpire e distruggere tumori senza intaccare tessuti sani. Secondo voi, dove sono nate queste tecniche? Negli acceleratori vengono accelerate particelle sempre piu’ velocemente pensando sistemi sempre piu’ tecnologici. La ricerca in questi settori e’ l’unico campo che puo’ permettere di sviluppare sistemi via via piu’ precisi e che possono consentire di colpire agglomerati di cellule tumorali di dimensioni sempre minori.

Detto questo, vorrei cambiare settore per non rimanere solo nel campo della fisica delle alte energie.

In Francia si sta per realizzare il primo reattore a fusione per scopi di ricerca scientifica. Questo progetto, chiamato ITER, e’ ovviamente una collaborazione internazionale che si prefigge di studiare la possibile realizzazione di centrali necleari a fusione in luogo di quelle a fissione. Parlare di centrali nucleari e’ un discorso sempre molto delicato. Non voglio parlare in questa sede di pericolosita’ o meno di centrali nucleari, ma il passaggio della fissione alla fusione permetterebbe di eliminare molti degli svantaggi delle normali centrali: scorie, fusione totale, ecc. Capite dunque che un investimento di questo tipo, parliamo anche in questo caso di 10 miliardi di euro investiti, potrebbe portare un’innovazione nel campo della produzione energetica senza eguali. Se non investiamo in queste ricerche, non potremmo mai sperare di cambiare i metodi di produzione dell’energia, bene primario nella nostra attuale societa’.

La sonda Curiosity della NASA

Passando da un discorso all’altro, in realta’ solo per cercare di fare un quadro variegato della situazione, pensiamo ad un altro settore sempre molto discusso, quello delle missioni spaziali. Se c’e’ la crisi, che senso ha mandare Curiosity su Marte? Perche’ continuiamo ad esplorare l’universo?

Anche in questo caso, saltero’ le cose ovvie cioe’ il fatto che questo genere di missioni ci consente di capire come il nostro universo e’ nato e come si e’ sviluppato, ma parlero’ di innovazione tecnologica. Una missione spaziale richiede l’utilizzo di sistemi elettronici che operano in ambienti molto difficili e su cui, una volta in orbita, non potete certo pensare di mettere mano in caso di guasto. L’affidabilita’ di molte soluzioni tecnologiche attuali, viene proprio da studi condotti per le missioni spaziali. Esperimenti di questo tipo comportano ovviamente la ricerca di soluzioni sempre piu’ avanzate, ad esempio, per i sistemi di alimentazione. L’introduzione di batterie a lunghissima durata viene proprio da studi condotti dalle agenzie spaziali per le proprie missioni. Anche la tecnologia di trasmissione di dati a distanza, ha visto un salto senza precedenti proprio grazie a questo tipo di ricerca. Pensate semplicemente al fatto che Curiosity ogni istante invia dati sulla Terra per essere analizzati. Se ci ragionate capite bene come queste missioni comportino lo sviluppo di sistemi di trasferimento dei dati sempre piu’ affidabili e precise per lunghissime distanze. Ovviamente tutti questi sviluppi hanno ricadute molto rapide nella vita di tutti i giorni ed in settori completamente diversi da quelli della ricerca scientifica.

Concludendo, spero di aver dato un quadro, che non sara’ mai completo e totale, di alcune delle innovazioni portate nella vita di tutti i giorni dalla ricerca scientifica. Come abbiamo visto, affrontare e risolvere sfide tecnologiche nuove e sempre piu’ impegnativa consente di trovare soluzioni che poi troveranno applicazione in campi completamente diversi e da cui tutti noi potremmo trarre beneficio.

Ovviamente, ci tengo a sottolineare che la conoscenza apportata dai diversi ambiti di ricerca non e’ assolutamente un bene quantificabile. Se vogliamo, questo potrebbe essere il discorso piu’ criticabile in tempi di crisi, ma assolutamente e’ la miglioria della nostra consapevolezza che ci offre uno stimolo sempre nuovo e crea sempre piu’ domande che risposte.

Post successivo sul discorso economico: Perche’ la ricerca: economia

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