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Hawking e la fine del mondo

11 Set

Visto che me lo state chiedendo in tantissimi, vorrei aprire una parentesi sulle affermazioni fatte dal celebre astrofisico Stephen Hawking riguardanti il bosone di Higgs. Per chi non lo avesse seguito, abbiamo già discusso di questo tema nella apposita sezione:

Hai domande o dubbi?

Dove un nostro caro lettore, già qualche giorno fa, ci aveva chiesto lumi a riguardo.

Di cosa stiamo parlando?

Come tutti avrete letto, nell’introduzione del suo ultimo libro “Starmus, 50 years of man in space” il celebre astrofisico avrebbe scritto che il bosone di Higgs avrebbe le potenzialità per poter distruggere l’intero universo. In pratica, ad energie elevate, così si legge, la particella potrebbe divenire improvvisamente instabile e provocare il collasso dello stato di vuoto, con conseguente distruzione dell’universo.

Cosa? Collaso del vuoto? Distruzione dell’universo?

Ci risiamo, qualcuno ha ripreso qualche spezzone in giro per la rete e ne ha fatto un caso mondiale semplicemente mescolando le carte in tavola. In realtà, a differenza anche di quanto io stesso ho affermato nella discussione linkata, la cosa è leggermente più sottile.

E’ possibile che il bosone di Higgs diventi instabile e bla bla bla?

No! Il bosone di Higgs non diviene instabile ad alte energie o perchè ne ha voglia. Stiamo entrando in un settore della fisica molto particolare e su cui la ricerca è ancora in corso.

Facciamo un piccolo excursus. Del bosone di Higgs ne abbiamo parlato in questo articolo:

Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

dove abbiamo cercato di spiegare il ruolo chiave di questa particelle nella fisica e, soprattutto, la sua scoperta.

Inoltre, in questo articolo:

L’universo è stabile, instabile o metastabile?

Abbiamo visto come la misura della massa di questa particella abbia implicazioni profonde che esulano dalla mera fisica delle particelle. In particolare, la massa di questa particella, combinata con quella del quark top, determinerebbe la condizione di stabilità del nostro universo.

Bene, come visto nell’ultimo articolo citato, i valori attuali dei parametri che conosciamo, ci pongono nella strettissima zona di metastabilità del nostro universo. Detto in parole semplici, non siamo completamente stabili e, ad un certo punto, il sistema potrebbe collassare in un valore stabile modificando le proprietà del vuoto quantomeccanico.

Riprendiamo il ragionamento fatto nell’articolo. Siamo in pericolo? Assolutamente no. Se anche fossimo in una condizione di metastabilità, il sistema non collasserebbe da un momento all’altro e, per dirla tutta, capire cosa significhi in realtà metastabilità del vuoto quantomeccanico non è assolutamente certo. Premesso questo, come già discusso, i valori delle masse delle due particelle in questione, vista la ristretta zona in esame, non sono sufficienti a determinare la reale zona in cui siamo. Cosa significa? Come detto, ogni misura in fisica viene sempre accompagnata da incertezze, cioè un valore non è univoco ma è contenuto in un intervallo. Più è stretto questo intervallo, minore è l’incertezza, meglio conosciamo il valore in esame. Ad oggi, ripeto, vista la stretta banda mostrata nel grafico, le nostre incertezze sono compatibili sia con la metastabilità che con l’instabilità.

Dunque, pericolo scampato. Resta però da capire il perchè delle affermazioni di Hawking.

Su questo, vi dirò la mia senza fronzoli. Hawking conosce benissimo l’attuale livello di cui abbiamo discusso. Molto probabilmente, non avendolo letto non ne posso essere sicuro, nel libro ne parla in modo dettagliato spiegando tutto per filo e per segno. Nell’introduzione invece, appunto in quanto tale, si lascia andare ad affermazioni quantomeno naive.

Perchè fa questo? Le ipotesi sono due e sono molto semplici. La prima è che è in buona fede e la colpa è solo dei giornali che hanno ripreso questa “introduzione al discorso” proprio per creare il caso mediatico sfruttando il nome dell’astrofisico. La seconda, più cattiva, è che d’accordo con l’editore, si sia deciso di creare questo caso appunto per dare una spinta notevole alle vendite del libro.

Personalmente, una o l’altra non conta, l’importante è capire che non c’è nessun collasso dell’universo alle porte.

 

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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Tutti i movimenti della Terra

27 Giu

Proprio ieri, una nostra cara lettrice ci ha fatto una domanda molto interessante nella sezione:

Hai domande o dubbi?

Come potete leggere, si chiede se esiste una correlazione tra i moti della Terra e l’insorgere di ere di glaciazione sul nostro pianeta. Rispondendo a questa domanda, mi sono reso conto come, molto spesso, e non è certamente il caso della nostra lettrice, le persone conoscano solo i moti principali di rotazione e rivoluzione. A questo punto, credo sia interessante capire meglio tutti i movimenti che il nostro pianeta compie nel tempo anche per avere un quadro più completo del moto dei pianeti nel Sistema Solare. Questa risposta, ovviamente, ci permetterà di rispondere, anche in questa sede, alla domanda iniziale che è stata posta.

Dunque, andiamo con ordine, come è noto la Terra si muove intorno al Sole su un’orbita ellittica in cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Questo non sono io a dirlo, bensì questa frase rappresenta quella che è nota come I legge di Keplero. Non starò qui ad annoiarvi con tutte le leggi, ma ci basta sapere che Keplero fu il primo a descrivere cinematicamente il moto dei pianeti intorno ad un corpo più massivo. Cosa significa “cinematicamente”? Semplice, si tratta di una descrizione completa del moto senza prendere in considerazione il perché il moto avviene. Come sapete, l’orbita è ellittica perché è la legge di Gravitazione Universale a spiegare la tipologia e l’intensità delle forze che avvengono. Bene, detto molto semplicemente, Keplero ci spiega l’orbita e come il moto si evolverà nel tempo, Newton attraverso la sua legge di gravitazione ci dice il perché il fenomeno avviene in questo modo (spiegazione dinamica).

Detto questo, se nel nostro Sistema Solare ci fossero soltanto il Sole e la Terra, quest’ultima si limiterebbe a percorrere la sua orbita ellittica intorno al Sole, moto di rivoluzione, mentre gira contemporaneamente intorno al suo asse, moto di rotazione. Come sappiamo bene, il primo moto è responsabile dell’alternanza delle stagioni, mentre la rotazione è responsabile del ciclo giorno-notte.

Purtroppo, ed è un eufemismo, la Terra non è l’unico pianeta a ruotare intorno al Sole ma ce ne sono altri, vicini, lontani e più o meno massivi, oltre ovviamente alla Luna, che per quanto piccola è molto vicina alla Terra, che “disturbano” questo moto molto ordinato.

Perche questo? Semplice, come anticipato, e come noto, due masse poste ad una certa distanza, esercitano mutamente una forza di attrazione, detta appunto gravitazionale, direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In altri termini, più i corpi sono massivi, maggiore è la loro attrazione. Più i corpi sono distanti, minore sarà la forza che tende ad avvicinarli. Ora, questo è vero ovviamente per il sistema Terra-Sole ma è altresì vero per ogni coppia di corpi nel nostro Sistema Solare. Se Terra e Sole si attraggono, lo stesso fanno la Terra con la Luna, Marte con Giove, Giove con il Sole, e via dicendo. Come è facile capire, la componente principale delle forze è quella offerta dal Sole sul pianeta, ma tutte queste altre “spintarelle” danno dei contributi minori che influenzano “in qualche modo” il moto di qualsiasi corpo. Bene, questo “in qualche modo” è proprio l’argomento che stiamo affrontando ora, cioè i moti minori, ad esempio, della Terra nel tempo.

Dunque, abbiamo già parlato dei notissimi moti di rotazione e di rivoluzione. Uno dei moti che invece è divenuto famoso grazie, o forse purtroppo, al 2012 è quello di precessione degli equinozi, di cui abbiamo già parlato in questo articolo:

Nexus 2012: bomba a orologeria

Come sapete, l’asse della Terra, cioè la linea immaginaria che congiunge i poli geografici ed intorno al quale avviene il moto di rotazione, è inclinato rispetto al piano dell’orbita. Nel tempo, questo asse non rimane fisso, ma descrive un doppio cono come mostrato in questa figura:

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Il moto dell’asse è appunto detto di “precessione degli equinozi”. Si tratta di un moto a più lungo periodo dal momento che per compiere un intero giro occorrono circa 25800 anni. A cosa è dovuto il moto di precessione? In realtà, si tratta del risultato di un duplice effetto: l’attrazione gravitazionale da parte della Luna e il fatto che il nostro pianeta non è perfettamente sferico. Perché si chiama moto di precessione degli equinozi? Se prendiamo la linea degli equinozi, cioè quella linea immaginaria che congiunge i punti dell’orbita in cui avvengono i due equinozi, a causa di questo moto questa linea si sposterà in senso orario appunto facendo “precedere” anno dopo anno gli equinozi. Sempre a causa di questo moto, cambia la costellazione visibile il giorno degli equinozi e questo effetto ha portato alla speculazione delle “ere new age” e al famoso “inizio dell’era dell’acquario” di cui, sempre in ambito 2012, abbiamo già sentito parlare.

Sempre prendendo come riferimento la figura precedente, notiamo che c’è un altro moto visibile. Percorrendo il cono infatti, l’asse della Terra oscilla su e giù come in un moto sinusoidale. Questo è noto come moto di “nutazione”. Perché avviene questo moto? Oltre all’interazione della Luna, molto vicina alla Terra, anche il Sole gioca un ruolo importante in questo moto che proprio grazie alla variazione di posizione relativa del sistema Terra-Luna-Sole determina un moto di precessione non regolare nel tempo. In questo caso, il periodo della nutazione, cioè il tempo impiegato per per compiere un periodo di sinusoide, è di circa 18,6 anni.

Andando avanti, come accennato in precedenza, la presenza degli altri pianeti nel Sistema Solare apporta dei disturbi alla Terra, così come per gli altri pianeti, durante la sua orbita. Un altro moto da prendere in considerazione è la cosiddetta “precessione anomalistica”. Di cosa si tratta? Abbiamo detto che la Terra compie un’orbita ellittica intorno al Sole che occupa uno dei fuochi. In astronomia, si chiama “apside” il punto di massima o minima distanza del corpo che ruota da quello intorno al quale sta ruotando, nel nostro caso il Sole. Se ora immaginiamo di metterci nello spazio e di osservare nel tempo il moto della Terra, vedremo che la linea che congiunge gli apsidi non rimane ferma nel tempo ma a sua volta ruota. La figura seguente ci può aiutare meglio a visualizzare questo effetto:

Moto di precessione anomalistica

Moto di precessione anomalistica

Nel caso specifico di pianeti che ruotano intorno al Sole, questo moto è anche chiamato di “precessione del perielio”. Poiché il perielio rappresenta il punto di massimo avvicinamento di un corpo dal Sole, il perché di questo nome è evidente. A cosa è dovuta la precessioni anomalistica? Come anticipato, questo moto è proprio causato dalle interazioni gravitazionali, sempre presenti anche se con minore intensità rispetto a quelle del Sole, dovute agli altri pianeti. Nel caso della Terra, ed in particolare del nostro Sistema Solare, la componente principale che da luogo alla precessione degli apsidi è l’attrazione gravitazionale provocata da Giove.

Detto questo, per affrontare il prossimo moto millenario, torniamo a parlare di asse terrestre. Come visto studiando la precessione e la nutazione, l’asse terrestre descrive un cono nel tempo (precessione) oscillando (nutazione). A questo livello però, rispetto al piano dell’orbita, l’inclinazione dell’asse rimane costante nel tempo. Secondo voi, con tutte queste interazioni e questi effetti, l’inclinazione dell’asse potrebbe rimanere costante? Assolutamente no. Sempre a causa dell’interazione gravitazionale, Sole e Luna principalmente nel nostro caso, l’asse della Terra presenta una sorta di oscillazione variando da un massimo di 24.5 gradi ad un minimo di 22.1 gradi. Anche questo movimento avviene molto lentamente e ha un periodo di circa 41000 anni. Cosa comporta questo moto? Se ci pensiamo, proprio a causa dell’inclinazione dell’asse, durante il suo moto, uno degli emisferi della Terra sarà più vicino al Sole in un punto e più lontano nel punto opposto dell’orbita. Questo contribuisce notevolmente alle stagioni. L’emisfero più vicino avrà più ore di luce e meno di buio oltre ad avere un’inclinazione diversa per i raggi solari che lo colpiscono. Come è evidente, insieme alla distanza relativa della Terra dal Sole, la variazione dell’asse contribuisce in modo determinante all’alternanza estate-inverno. La variazione dell’angolo di inclinazione dell’asse può dunque, con periodi lunghi, influire sull’intensità delle stagioni.

Finito qui? Non ancora. Come detto e ridetto, la Terra si muove su un orbita ellittica intorno al Sole. Uno dei parametri matematici che si usa per descrivere un’ellisse è l’eccentricità, cioè una stima, detto molto semplicemente, dello schiacciamento dell’ellisse rispetto alla circonferenza. Che significa? Senza richiamare formule, e per non appesantire il discorso, immaginate di avere una circonferenza. Se adesso “stirate” la circonferenza prendendo due punti simmetrici ottenete un’ellisse. Bene, l’eccentricità rappresenta proprio una stima di quanto avete tirato la circonferenza. Ovviamente, eccentricità zero significa avere una circonferenza. Più è alta l’eccentricità, maggiore sarà l’allungamento dell’ellisse.

Tornando alla Terra, poiché l’orbita è un’ellisse, possiamo descrivere la sua forma utilizzando l’eccentricità. Questo valore però non è costante nel tempo, ma oscilla tra un massimo e un minimo che, per essere precisi, valgono 0,0018 e 0,06. Semplificando molto il discorso, nel tempo l’orbita della Terra oscilla tra qualcosa più o meno simile ad una circonferenza. Anche in questo caso, si tratta di moti millenari a lungo periodo ed infatti il moto di variazione dell’eccentricità (massimo-minimo-massimo) avviene in circa 92000 anni. Cosa comporta questo? Beh, se teniamo conto che il Sole occupa uno dei fuochi e questi coincidono nella circonferenza con il centro, ci rendiamo subito conto che a causa di questa variazione, la distanza Terra-Sole, e dunque l’irraggiamento, varia nel tempo seguendo questo movimento.

A questo punto, abbiamo analizzato tutti i movimenti principali che la Terra compie nel tempo. Per affrontare questo discorso, siamo partiti dalla domanda iniziale che riguardava l’ipotetica connessione tra periodi di glaciazione sulla Terra e i moti a lungo periodo. Come sappiamo, nel corso delle ere geologiche si sono susseguiti diversi periodi di glaciazione sul nostro pianeta, che hanno portato allo scioglimento dei ghiacci perenni e all’innalzamento del livello dei mari. Studiando i reperti e la quantità di CO2 negli strati di ghiaccio, si può notare una certa regolarità dei periodi di glaciazione, indicati anche nella pagina specifica di wikipedia:

Wiki, cronologia delle glaciazioni

Come è facile pensare, molto probabilmente ci sarà una correlazione tra i diversi movimenti della Terra e l’arrivo di periodi di glaciazione più o meno intensi, effetto noto come “Cicli di Milanković”. Perché dico “probabilmente”? Come visto nell’articolo, i movimenti in questione sono diversi e con periodi più o meno lunghi. In questo contesto, è difficile identificare con precisione il singolo contributo ma quello che si osserva è una sovrapposizione degli effetti che producono eventi più o meno intensi.

Se confrontiamo i moti appena studiati con l’alternanza delle glaciazioni, otteniamo un grafico di questo tipo:

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Come si vede, è possibile identificare una certa regolarità negli eventi ma, quando sovrapponiamo effetti con periodi molto lunghi e diversi, otteniamo sistematicamente qualcosa con periodo ancora più lungo. Effetto dovuto proprio alle diverse configurazioni temporali che si possono ottenere. Ora, cercare di trovare un modello matematico che prenda nell’insieme tutti i moti e li correli con le variazioni climatiche non è cosa banale e, anche se sembra strano da pensare, gli eventi che abbiamo non rappresentano un campione significativo sul quale ragionare statisticamente. Detto questo, e per rispondere alla domanda iniziale, c’è una relazione tra i movimenti della Terra e le variazioni climatiche ma un modello preciso che tenga conto di ogni causa e la pesi in modo adeguato in relazione alle altre, non è ancora stato definito. Questo ovviamente non esclude in futuro di poter avere una teoria formalizzata basata anche su future osservazioni e sull’incremento della precisione di quello che già conosciamo.

 

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’espansione metrica dell’universo

8 Apr

In questo blog, abbiamo dedicato diversi articoli al nostro universo, alla sua storia, al suo destino, alla tipologia di materia o non materia di cui e’ formato, cercando, come e’ ovvio, ogni volta di mettere il tutto in una forma quanto piu’ possibile comprensibile e divulgativa. Per chi avesse perso questi articoli, o solo come semplice ripasso, vi riporto qualche link riassuntivo:

E parliamo di questo 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

Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

Come e’ ovvio, rendere questi concetti fruibili a fini divulgativi non e’ semplice. Per prima cosa, si deve evitare di mettere formule matematiche e, soprattutto, si deve sempre riflettere molto bene su ogni singola frase. Un concetto che potrebbe sembrare scontato e banale per un addetto ai lavori, potrebbe essere del tutto sconosciuto a chi, non avendo basi scientifiche solide, prova ad informarsi su argomenti di questo tipo.

Perche’ faccio questo preambolo?

Pochi giorni fa, un nostro lettore mi ha contatto via mail per chiedermi di spiegare meglio il discorso dell’espansione dell’universo. Per essere precisi, la domanda era relativa non all’espansione in se, ma a quella che viene appunto definita “espansione metrica” dell’universo. Cosa significa? Come visto varie volte, l’idea comunemente accettata e’ che l’universo sia nato da un Big Bang e durante questa espansione si sono prima formate le forze, il tempo, le particelle, poi i pianeti, le galassie e via dicendo. Ci sono prove di questo? Assolutamente si e ne abbiamo parlato, anche in questo caso, piu’ volte: la radiazione cosmica di fondo, lo spostamento verso il rosso delle galassie lontane, le conclusioni stesse portate dalla scoperta del bosone di Higgs e via dicendo. Dunque? Che significa espansione metrica dell’universo? In parole povere, noi diciamo che l’universo si sta espandendo, e che sta anche accelerando, ma come possiamo essere certi di questo? Che forma ha l’universo? Per quanto ancora si espandera’? Poi cosa succedera’? Sempre nella domanda iniziale, veniva posto anche un quesito molto interessante: ma se non fosse l’universo ad espandersi ma la materia a contrarsi? L’effetto sarebbe lo stesso perche’ la mutua distanza tra due corpi aumenterebbe nel tempo dando esattamente lo stesso effetto apparente che vediamo oggi.

Come potete capire, di domande ne abbiamo fin troppe a cui rispondere. Purtroppo, e lo dico in tutta sincerita’, rendere in forma divulgativa questi concetti non e’ molto semplice. Come potete verificare, raccontare a parole che il tutto sia nato da un Big Bang, che ci sia stata l’inflazione e si sia formata la radiazione di fondo e’ cosa abbastanza fattibile, parlare invece di forma dell’universo e metrica non e’ assolutamente semplice soprattutto senza poter citare formule matematiche che per essere comprese richiedono delle solide basi scientifiche su cui ragionare.

Cerchiamo dunque di andare con ordine e parlare dei vari quesiti aperti.

Come visto in altri articoli, si dice che il Big Bang non e’ avvenuto in un punto preciso ma ovunque e l’effetto dell’espansione e’ visibile perche’ ogni coppia di punti si allontana come se ciascun punto dell’universo fosse centro dell’espansione. Cosa significa? L’esempio classico che viene fatto e’ quello del palloncino su cui vengono disegnati dei punti:

Esempio del palloncino per spiegare l'espansione dell'universo

Esempio del palloncino per spiegare l’espansione dell’universo

Quando gonfiate il palloncino, i punti presenti sulla superficie si allontanano tra loro e questo e’ vero per qualsiasi coppia di punti. Se immaginiamo di essere su un punto della superficie, vedremo tutti gli altri punti che si allontanano da noi. Bene, questo e’ l’esempio del Big Bang.

Ci sono prove di questo? Assolutamente si. La presenza della CMB e’ proprio un’evidenza che ci sia stato un Big Bang iniziale. Poi c’e’ lo spostamento verso il rosso, come viene definito, delle galassie lontane. Cosa significa questo? Siamo sulla Terra e osserviamo le galassie lontane. La radiazione che ci arriva, non necessariamente con una lunghezza d’onda nel visibile, e’ caratteristica del corpo che la emette. Misurando questa radiazione ci accorgiamo pero’ che la frequenza, o la lunghezza d’onda, sono spostate verso il rosso, cioe’ la lunghezza d’onda e’ maggiore di quella che ci aspetteremmo. Perche’ avviene questo? Questo effetto e’ prodotto proprio dal fatto che la sorgente che emette la radiazione e’ in moto rispetto a noi e poiche’ lo spostamento e’ verso il rosso, questa sorgente si sta allontanando. A questo punto sorge pero’ un quesito molto semplice e comune a molti. Come sapete, per quanto grande rapportata alle nostre scale, la velocita’ della luce non e’ infinita ma ha un valore ben preciso. Questo significa che la radiazione emessa dal corpo lontano impiega un tempo non nullo per raggiungere la Terra. Come spesso si dice, quando osserviamo stelle lontane non guardiamo la stella come e’ oggi, ma come appariva quando la radiazione e’ stata emessa. Facciamo l’esempio classico e facile del Sole. La luce emessa dal Sole impiega 8 minuti per arrivare sulla Terra. Se noi guardiamo ora il Sole lo vediamo come era 8 minuti fa. Se, per assurdo, il sole dovesse scomparire improvvisamente da un momento all’altro, noi ce ne accorgeremmo dopo 8 minuti. Ora, se pensiamo ad una stella lontana 100 anni luce da noi, quella che vediamo e’ la stella non come e’ oggi, ma come era 100 anni fa. Tornando allo spostamento verso il rosso, poiche’ parliamo di galassie lontane, la radiazione che ci arriva e’ stata emessa moltissimo tempo fa. Domanda: osservando la luce notiamo uno spostamento verso il rosso ma questa luce e’ stata emessa, supponiamo, mille anni fa. Da quanto detto si potrebbe concludere che l’universo magari era in espansione 1000 anni fa, come da esempio, mentre oggi non lo e’ piu’. In realta’, non e’ cosi’. Lo spostamento verso il rosso avviene a causa del movimento odierno tra i corpi e dunque utilizzare galassie lontane ci consente di osservare fotoni che hanno viaggiato piu’ a lungo e da cui si ottengono misure piu’ precise. Dunque, da queste misure, l’universo e’ in espansione e’ lo e’ adesso. Queste misurazioni sono quelle che hanno portato Hubble a formulare la sua famosa legge da cui si e’ ricavata per la prima volta l’evidenza di un universo in espansione.

Bene, l’universo e’ in espansione, ma se ci pensate questo risultato e’ in apparente paradosso se pensiamo alla forza di gravita’. Perche’? Negli articoli precedentemente citati, abbiamo piu’ volte parlato della gravita’ citando la teoria della gravitazione universale di Newton. Come e’ noto, due masse poste a distanza r si attraggono con una forza che dipende dal prodotto delle masse ed e’ inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Ora, nel nostro universo ci sono masse distribuite qui a la in modo piu’ o meno uniforme. Se pensiamo solo alla forza di gravita’, una coppia qualunque di queste masse si attrae e quindi le due masse tenderanno ad avvicinarsi. Se anche pensiamo ad una spinta iniziale data dal Big Bang, ad un certo punto questa spinta dovra’ terminare controbilanciata dalla somma delle forze di attrazione gravitazionale. In altre parole, non e’ possibile pensare ad un universo che si espande sempre se abbiamo solo forze attrattive che lo governano.

Questo problema ha angosciato l’esistenza di molti scienziati a partire dai primi anni del ‘900. Lo stesso Einstein, per cercare di risolvere questo problema dovette introdurre nella Relativita’ Generale quella che defini’ una costante cosmologica, a suo avviso, un artificio di calcolo che serviva per bilanciare in qualche modo l’attrazione gravitazionale. L’introduzione di questa costante venne definita dallo stesso Einstein il piu’ grande errore della sua vita. Oggi sappiamo che non e’ cosi’, e che la costante cosmologica e’ necessaria nelle equazioni non come artificio di calcolo ma, in ultima analisi, proprio per giustificare la presenza di componenti non barioniche, energia oscura in primis, che consentono di spiegare l’espansione dell’universo. Se vogliamo essere precisi, Einstein introdusse la costante non per avere un universo in espansione bensi’ un universo statico nel tempo. In altre parole, la sua costante serviva proprio a bilanciare esattamente l’attrazione e rendere il tutto fermo. Solo osservazioni successive, tra cui quella gia’ citata dello stesso Hubble, confermarono che l’universo non era assolutamente statico bensi’ in espansione.

Ora, a questo punto, potremmo decidere insieme di suicidarci dal punto di vista divulgativo e parlare della metrica dell’universo, di coordinate comoventi, ecc. Ma questo, ovviamente, implicherebbe fogli di calcoli e basi scientifiche non banali. Abbiamo le prove che l’universo e’ in espansione, dunque, ad esempio, guardando dalla Terra vediamo gli altri corpi che si allontanano da noi. Come si allontanano? O meglio, di nuovo, che forma avrebbe questo universo?

L’esempio del palloncino fatto prima per spiegare l’espansione dell’universo, e’ molto utile per far capire questi concetti, ma assolutamente fuoriviante se non ci si riflette abbstanza. Molto spesso, si confonde questo esempio affermando che l’universo sia rappresentato dall’intero palloncino compreso il suo volume interno. Questo e’ concettualmente sbagliato. Come detto in precedenza, i punti si trovano solo ed esclusivamente sulla superficie esterna del palloncino che rappresenta il nostro universo.

A complicare, o a confondere, ancora di piu’ le idee c’e’ l’esempio del pane con l’uvetta che viene usato per spiegare l’espansione dell’universo. Anche su wikipedia trovate questo esempio rappresentato con una bella animazione:

Esempio del pane dell'uvetta utilizzato per spiegare l'aumento della distanza tra i punti

Esempio del pane dell’uvetta utilizzato per spiegare l’aumento della distanza tra i punti

Come vedete, durante l’espansione la distanza tra i punti cresce perche’ i punti stessi, cioe’ i corpi presenti nell’universo, vengono trascinati dall’espansione. Tornado alla domanda iniziale da cui siamo partiti, potremmo penare che in realta’ lo spazio resti a volume costante e quello che diminuisce e’ il volume della materia. Il lettore che ci ha fatto la domanda, mi ha anche inviato una figura esplicativa per spiegare meglio il concetto:

Confronto tra il modello di aumento dello spazio e quello di restringimento della materia

Confronto tra il modello di aumento dello spazio e quello di restringimento della materia

Come vedete, pensando ad una contrazione della materia, avremmo esattamente lo stesso effetto con la distanza mutua tra i corpi che aumenta mentre il volume occupato dall’universo resta costante.

Ragioniamo pero’ su questo concetto. Come detto, a supporto dell’espansione dell’universo, abbiamo la legge di Hubble, e anche altre prove, che ci permettono di dire che l’universo si sta espandendo. In particolare, lo spostamento verso il rosso della radiazione emessa ci conferma che e’ aumentato lo spazio tra i corpi considerati, sorgente di radiazione e bersaglio. Inoltre, la presenza dell’energia oscura serve proprio a spiegare questa evoluzione dell’universo. Se la condizione fosse quella riportata nell’immagine, cioe’ con la materia che si contrae, non ci sarebbe lo spostamento verso il rosso, e anche quello che viene definito Modello Standard del Cosmo, di cui abbiamo verifiche sperimentali, non sarebbe utilizzabile.

Resta pero’ da capire, e ritorno nuovamente su questo punto, che forma dovrebbe avere il nostro universo. Non sto cercando di volta in volta di scappare a questa domanda, semplicemente, stiamo cercando di costruire delle basi, divulgative, che ci possano consentire di capire questi ulteriori concetti.

Come detto, parlando del palloncino, non dobbiamo fare l’errore di considerare tutto il volume, ma solo la sua superificie. In particolare, come si dice in fisica, per capire la forma dell’universo dobbiamo capire che tipo di geometria assegnare allo spazio-tempo. Purtroppo, come imparato a scuola, siamo abituati a pensare alla geometria Euclidea, cioe’ quella che viene costruita su una superifice piana. In altre parole, siamo abituati a pensare che la somma degli angoli interni di un traiangolo sia di 180 gradi. Questo pero’ e’ vero solo per un triangolo disegnato su un piano. Non e’ assolutamente detto a priori che il nostro universo abbia una geometria Euclidea, cioe’ che sia piano.

Cosa significa?

Come e’ possibile dimostrare, la forma dell’universo dipende dalla densita’ di materia in esso contenuta. Come visto in precedenza, dipende dunque, come e’ ovvio pensare, dall’intensita’ della forza di attrazione gravitazionale presente. In particolare possiamo definire 3 curvature possibili in funzione del rapporto tra la densita’ di materia e quella che viene definita “densita’ critica”, cioe’ la quantita’ di materia che a causa dell’attrazione sarebbe in grado di fermare l’espasione. Graficamente, le tre curvature possibili vengono rappresentate con tre forme ben distinte:

Curvature possibili per l'universo in base al rapporto tra densita' di materia e densita' critica

Curvature possibili per l’universo in base al rapporto tra densita’ di materia e densita’ critica

Cosa significa? Se il rapporto e’ minore di uno, cioe’ non c’e’ massa a sufficienza per fermare l’espansione, questa continuera’ per un tempo infinito senza arrestarsi. In questo caso si parla di spazio a forma di sella. Se invece la curvatura e’ positiva, cioe’ la massa presente e’ maggiore del valore critico, l’espansione e’ destinata ad arrestarsi e l’universo iniziera’ ad un certo punto a contrarsi arrivando ad un Big Crunch, opposto al Big Bang. In questo caso la geometria dell’universo e’ rappresentata dalla sfera. Se invece la densita’ di materia presente e’ esattamente identica alla densita’ critica, in questo caso abbiamo una superficie piatta, cioe’ Euclidea, e l’espansione si arrestera’ ma solo dopo un tempo infinito.

Come potete capire, la densita’ di materia contenuta nell’universo determina non solo la forma di quest’ultimo, ma anche il suo destino ultimo in termini di espansione o contrazione. Fate pero’ attenzione ad un altro aspetto importante e molto spesso dimenticato. Se misuriamo questo rapporto di densita’, sappiamo automaticamente che forma ha il nostro universo? E’ vero il discorso sul suo destino ultimo, ma le rappresentazioni grafiche mostrate sono solo esplicative e non rappresentanti la realta’.

Perche’?

Semplice, per disegnare queste superifici, ripeto utilizzate solo per mostrare graficamente le diverse forme, come si e’ proceduto? Si e’ presa una superficie bidimensionale, l’equivalente di un foglio, e lo si e’ piegato seguendo le indicazioni date dal valore del rapporto di densita’. In realta’, lo spazio tempo e’ quadrimensionale, cioe’ ha 3 dimensioni spaziali e una temporale. Come potete capire molto facilmente, e’ impossibile sia disegnare che immaginare una superificie in uno spazio a 4 dimensioni! Questo significa che le forme rappresentate sono esplicative per far capire le differenze di forma, ma non rappresentano assolutamnete la reale forma dell’universo dal momento che sono ottenute eliminando una coordinata spaziale.

Qual e’ oggi il valore di questo rapporto di densita’? Come e’ ovvio, questo valore deve essere estrapolato basandosi sui dati raccolti da misure osservative nello spazio. Dal momento che sarebbe impossibile “contare” tutta la materia, questi valori vengono utilizzati per estrapolare poi il numero di barioni prodotti nel Big Bang. I migliori valori ottenuti oggi danno rapporti che sembrerebbero a cavallo di 1 anche se con incertezze ancora troppo elevate per avere una risposta definitiva.

Concludendo, affrontare queste tematiche in chiave divulgativa non e’ assolutamente semplice. Per quanto possibile, e nel limite delle mie possibilita’, spero di essere riuscito a farvi capire prima di tutto quali sono le verifiche sperimentali di cui disponiamo oggi e che sostengono le teorie di cui tanto sentiamo parlare. Queste misure, dirette o indirette che siano, ci permettono di capire che il nostro universo e’ con buona probabilita’ nato da un Big Bang, che sta attualmente espandendosi e questa espansione, almeno allo stato attuale, e’ destinata a fermarsi solo dopo un tempo infinito. Sicuramente, qualunque sia il destino ultimo del nostro universo, questo avverra’ in un tempo assolutamente molto piu’ grande della scala umana e solo la ricerca e la continua osservazione del cosmo ci possono permettere di fare chiarezza un poco alla volta.

 

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

25 Mar

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

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

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

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

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

Bosone di Higgs, ma che sarebbe? 

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

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

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

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

Perche’?

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

In che modo?

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

 

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

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

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

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

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

E’ vero questo?

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

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

Come ricorderete, in questi articoli:

Universo: foto da piccolo

Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

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

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

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

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

 

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

Che gran tremore!

19 Feb

Quando purtroppo la fantasia manca, si cerca in tutti i modi di arrampicarsi sugli specchi cercando di trovare un argomento che possa far tornare ai fasti del passato. Molte volte pero’, come avviene alla decadenza dei piu’ grandi imperi, si rischia di diventare grotteschi e melodrammatici ricadendo, lasciatemelo dire, nel ridicolo.

A cosa mi riferisco? Indovinate un po’?

Ovviamente ai nostri amici catastrofisti. Come sottolineato diverse volte, dopo il momento di gloria avuto tra Maya, asteroidi, Nibiru, ecc, negli ultimi tempi sono un po’ a corto di idee e tentano in tutti i modi di far passare notizie a loro dire sensazionali, ma che poi possono facilmente essere smentite, lasciando un ghigno amaro sul viso.

Questa volta, e’ di nuovo il turno del Vesuvio.

Noi in prima persona, abbiamo diverse volte parlato di questo gigante in quiescenza senza mai nascondere la verita’. Il Vesuvio e’ un vulcano estremamente pericoloso per la dinamica che una futura esplosione potrebbe avere. A tutto questo poi, non possiamo certo non aggiungere, permettemi anche in questo caso di dire come la penso, la “scelleratezza” di chi ha permesso la costruzione di abitazioni su tutti i versanti del vulcano. Il Vesuvio eruttera’? Certamente., ma nessuno sa quando! Allo stato attuale non possiamo far altro che studiare la zona raccogliendo dati e cercando in tutti i modi di prevedere le mosse del gigante.

Di questi argomenti, abbiamo parlato in due post:

Cosa succede in Campania?

Vesuvio pronto ad esplodere

In particolare, vi consiglio di leggere i vari commenti all’ultimo articolo dove si e’ accesa una discussione molto interessante sui possibili metodi per prevenire l’esplosione innescando una eruzione controllata. Si tratta di idee, giuste, sbagliate, pericolose, non lo sappiamo. Tenete pero’ a mente che si tratta di proposte che vengono fatte e che, giustamente, devono essere discusse. Come potrete leggere, vari commenti sono stati fatti cercando di mostrare alcuni punti deboli delle proposte. Questo e’ perfettamente lecito e deve esserci una discussione scientifica.

Detto in altri termini, mentre noi discutiamo seguendo la scienza, i catastrofisti non fanno altro che cercare di creare allarme e confusione con le loro solite notizie inutili.

Perche’?

In questi ultimi giorni, molti siti sono tornati nuovamente alla carica mostrando la pericolosa ripresa dell’attivita’ sismica sul Vesuvio. Tutte queste innumerevoli “Scosse” non possono significare altro che il Vulcano si sta risvegliando e che in tempi brevi potrebbe esplodere.

Per noi che siamo sempre scettici, questa volta ci sono anche le prove, ve le mostro:

Tracciato del sismografo della stazione BKE in zona vesuviana

Tracciato del sismografo della stazione BKE in zona vesuviana

Questa e’ solo una, la maggiore, delle scosse che sono avvenute nelle ultime ore e registrata dalla stazione BKE. Vi rendete conto?

Aspettate un attimo, quel piccolo sobbalzo sul tracciato del sismografo sarebbe una pericolosa e intensa scossa che segnerebbe l’inizio dell’attivita’ del vulcano?

Ma vi rendete conto?

Queste piccole scosse fanno parte della normale attivita’ del Vesuvio e si sono registrate da quando sono stati intallati i primi sismografi sulle pendici del vulcano. Normalmente, si registrano un centinaio di scosse all’anno che, nei periodi piu’ intensi, possono arrivare anche ad un migliaio. Generalmente si tratta di scosse di leggerissima intensita’ che non vengono neanche avvertite dalla popolazione se non dalle persone piu’ sensibili o che abitano ai piani piu’ alti di edifici nei pressi dell’epicentro.

Questa volta la notizia e’ proprio inventata di sana pianta. Sono talmente tanto a corto di idee che passano le giornate guardando i tracciati dei sismografi per scrivere stupidaggini al primo sobbalzo!

Se avete dubbi o volete essere informati sul monitoraggio e sull’attivita’ del Vesuvio, potete sempre leggere le pagine dell’Osservatorio Vesuviano che, settimanalmente, rilascia bollettini pubblici.

Ecco cosa risponde il direttore Giuseppe de Natale qualche giorno fa ai continui allarmi falsi lanciati sulla rete:

Tra ieri ed oggi sono arrivate molte segnalazioni di persone allarmate dai tre piccoli terremoti avvenuti recentemente al Vesuvio. In particolare, su alcuni siti web sono apparse discussioni sul perché sia ancora apposta a fianco di tali eventi la scritta ‘preliminare’ anziché ‘supervisionato’. Innanzitutto, voglio ricordare che il Vesuvio ha normalmente una notevole sismicità di fondo, che non desta alcuna preoccupazione in quanto è stata sempre osservata, da quando esistono i sismografi. Il numero medio di piccoli terremoti al Vesuvio, negli ultimi decenni, è di qualche centinaio all’anno, ma in alcuni periodi (es: 1999-2000) il tasso di sismicità è stato molto più alto: alcune migliaia all’anno. Le magnitudo sono comunque molto basse: la più alta si registrò nel 1999 (M=3.7). I piccoli terremoti registrati negli ultimi giorni sono di magnitudo molto bassa, cosiddetti ‘strumentali’ perché in generale non avvertibili dalla popolazione (tranne magari persone particolarmente sensibili molto vicine all’epicentro, a piani molto alti) e registrabili soltanto dai sismografi. Inoltre, faccio presente che la scritta ‘preliminare’ si riferisce esclusivamente al fatto che l’evento non è ancora stato inserito in un determinato data-base interno, ma non ha affatto un significato tipo ‘incompleto’, ‘non analizzato’ o cose del genere. Infatti, i terremoti in questione sono stati regolarmente analizzati e localizzati dagli operatori dell’Osservatorio Vesuviano; non sono presenti nel catalogo degli ultimi terremoti sul sito http://www.ingv.it in quanto hanno magnitudo inferiore a quella minima riportata (magnitudo di soglia 2.0). Infine, voglio sottolineare che l’Osservatorio Vesuviano – INGV riporta sul suo sito i segnali in tempo reale delle reti sismiche vulcaniche ed appenniniche come servizio alla popolazione, per la massima trasparenza e condivisione. Tale scelta, volontaria, dimostra che non c’è alcuna intenzione di nascondere tali fenomeni naturali alla popolazione, anzi essi vengono condivisi fin dal primo momento. Pertanto, essa deve essere percepita in termini di grande sicurezza e fiducia, e non può e non deve divenire fonte di ansie.

Come vedete, non c’e’ assolutamente niente di cui preoccuparsi.

Trovate tutte le informazioni dell’Osservatorio Vesuviano a questa pagina:

OV page

Solo per concludere, ripeto ancora una volta che non c’e’ nulla da temere nell’immediato. Il Vesuvio resta pero’ un pericoloso vulcano che prima o poi riprendera’ la sua attivita’. Questo non dobbiamo mai dimenticarlo, continuando ad aggiornare i piani di emergenza e predisponendo il possibile per evitare, quando sara’, che la cosa crei piu’ danni di quanto la natura possa fare.

 

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

Le profezie di Benjamin Solari Parravicini

21 Lug

Diversi utenti mi hanno contattato sia sul blog, nella sezione:

Hai domande o dubbi?

che sul forum:

Forum Psicosi 2012

per chiedermi di analizzare la figura di Benjamin Solari Parravicini.

Purtroppo, non si sente parlare spesso di Parravicini, anche se e’ stato autore di numerosissime profezie riguardanti diversi campi ed, in particolare, le sue profezie venivano fatte in modo diverso rispetto a quelle a cui siamo abituati.

Iniziamo parlando della vita di Parravicini per inquadrare meglio il personaggio. Per chi non lo conoscesse, si tratta di un pittore dellAmerica Latina nato a Buonos Aires nel 1889 e morto nel 1974. Fin dalla giovane eta’, aveva mostrato ottime doti nella pittura. Divenne professore nel liceo artistico della capitale argentina, direttore della “Galería de Exhibición de la municipalidad de Buenos Aires” e organizzo’ diverse mostre nel suo paese ed in Europa.

Oltre che per le sue doti nella pittura, Parravicini e’ famoso anche per i suoi disegni profetici. Si tratta di schizzi fatti a mano libera, che mostrano avvenimenti futuri accompagnati sempre da un breve messaggio profetico. In diverse occasioni, il pittore dichiaro’ di disegnare queste opere in uno stato di non coscenza mentre una voce femminile gli dava suggerimenti nell’orecchio.

Nella sua vita, Parravicini realizzo’ circa 700 disegni profetici, molti dei quali hano diverse interpretazioni o vengono associati a diversi avvenimenti futuri o gia’ passati.

Perche’ e’ cosi’ interessante Parravincini?

Come detto, molti disegni vengono associati a fatti gia’ accaduti nel ‘900 e, proprio per questo motivo, leggendo soprattutto in rete, trovate molte fonti pronte a giurare che molte profezie si siano gia’ avverate. In questo senso, potete leggere di come Parravicini avesse predetto la caduta del fascismo e del nazismo, la prima atomica, la morte di Kennedy, l’attentato alle torri gemelle. Alla luce di questi “successi”, molti si interrogano sulle profezie future e sull’interpretazione dei disegni del pittore.

Andiamo con ordine, ma soprattutto cerchiamo di fare un po’ di chiarezza sulla cosa.

Come spesso accade, quando sentiamo dire che una profezia si e’ esattamente avverata, dobbiamo considerare che si tratta “sempre” di interpretazioni successive all’avvenimento. Ad oggi, nessun e dico nessun evento e’ stato predetto in anticipo utilizzando qualche profezia fatta in precedenza. Questo solo per puntualizzare.

Mi spiego meglio. Generalmente, le profezie vengono fatte utilizzando simbolismi particolari, disegni criptici, metafore, ecc. In questo modo, non abbiamo mai una profezia chiara, pulita e ben identificabile nei modi e nei tempi. Ciascuna profezia, implica sempre un’interpretazione che deve essere fatta. In questo modo, e’ difficile dire se la profezia e’ stata rispettata o no. Tutte le volte, c’e’ qualcuno che prova a dare un’interpretazione e poi, quando sistematicamente non avviene nulla di quanto previsto, si dice che l’interpretazione era in realta’ sbagliata. In alternativa, si ricorre alla interpretazione successiva. Accade qualcosa? Bene, andando a ripescare le profezie fatte, si evidenzia come fosse possibile attribuire un’interpretazione al messaggio profetico, in grado di annunciare l’avvenimento “ormai passato”.

Ad oggi, non ho mai visto una profezia che dice tale giorno a tale ora succedera’ questo. Sarebbe troppo facile smentirla o confermarla senza ricorrere alle interpretazioni piu’ varie fatte da personaggi discutibili.

Detto questo, torniamo a Parravicini. Anche in questo caso, parliamo di interpretazioni date ai disegni del pittore. Non dovete sorprendervi del fatto che si parli di atomica, Mussolini o nazismo. Come detto all’inizio, Parravicini visse dal 1889 al 1974 dunque, vide nella sua vita tutti questi avveimenti. Perche’ sottolineo questo fatto? Su alcuni siti trovate scritto che Parravicini parlo di atomica molto prima che gli scienziati capirano di poter utilizzare l’energia del nucleo. Questo e’ assurdo. Parravicini parlo’ prima di tutto di guerra atomica con nazioni che si distruggerebbero tra loro in un messaggio profetico del 1950. Dunque, il pittore sapeva della potenza di questi ordigni e parlo’, ripeto in un disegno senza indicazioni temporali, di questo fatto.

Ci sorprende questo? Personalmente direi di no. E’ una profezia comprensibile che potremmo fare anche noi oggi. Prima o poi, se continuiamo di questo passo, qualcuno lancera’ un’atomica per distruggere una nazione nemica. E’ possibile? Purtroppo si, vista la pericolosita’ dell’essere umano per i suoi simili.

Nei disegni di Parravicini, molto spesso si fa riferimento invece ad una data specifica, o meglio ad un anno particolare. “Finalmente”, dico io. Come potete leggere nella vasta bibliografia, diverse volte ricorre l’anno 2002 nei disegni del pittore. Secondo Parravicini, questo sarebbe stato un anno di svolta epocale. Nella sua visione della vita, ci sarebbe stato un momento di passaggio verso una nuova era spirituale in cui gli alieni si sarebbero mostrati, la Chiesa avrebbe subito grandi stravolgimenti e l’essere umano avrebbe attraversato momenti molto difficili. Queste sofferenze sarebbero poi terminate nel 2002, anno in cui sarebbe iniziata la nuova era di pace. Ripeto, questa e’ un’indicazione precisa data da Parravicini in molti disegni, di volta in volta accompagnata da messaggi preoccupati prima e di serenita’ dopo.

Finalmente un’indicazione precisa. Per chi non lo sapesse, adesso siamo nel 2013. Il 2002 e’ passato da ben 11 anni e niente di quanto previsto dal pittore e’ accaduto.

Nonostante questo, e’ molto interessante continuare ad analizzare le altre profezie.

Molte delle profezie di Parravicni, riguardano la chiesa e il papato. In particolare, in alcuni disegni si parla di una nuova era della Chiesa, preceduta da anni molto bui. Questo e’ uno dei disegni maggiormente citati e che e’ stato mostrato anche nel forum:

Parravicini 1938

Parravicini 1938

Nel massaggio contenuto, secondo molte interpretazioni, Parravicini fa riferimento alla nuova era di pace a cui abbiamo gia’ accennato. Mi spiego meglio. Nella sua visione, dopo i fatti terribili che riguarderanno l’uomo e la Chiesa, la nuova era sara’ guidata dalle idee di un solo Dio. Proprio per questo motivo, nel messaggio si parla di Cristiani e Protestanti insieme, in particolare si dice che la messa sara’ Protestante senza saperlo e i protestanti saranno cattolici senza saperlo.

Ora, secondo alcune interpretazioni, questo messaggio indicherebbe invece una profezia per qualcosa che dovrebbe accadere da qui a breve. Sempre nella didascalia del disegno si dice che il Papa si allontanera’ dal Vaticano in viaggio e arrivera’ in America. Secondo queste interpretazioni, il papa in questione e’ proprio Francesco. Ora, se consideriamo che ci sara’ la Giornata Mondiale della Gioventu’ in Brasile e che il Papa sara’ li, il messaggio riguarda proprio questo fatto e potrebbe preanunciare qualcosa che dovrebbe avvenire a breve. In particolare, facendo riferimento agli altri messaggi, si dice che questo sara’ proprio il picco prima del riordino della Chiesa e della civilta’ umana. Vi ricordo pero’ che l’anno di questa svolta era il 2002, e non e’ successo nulla.

Per farvi capire l’assurdita’ di queste affermazioni, non e’ assolutamente la prima volta che un ponteficie viaggia in Sud America. Ogni qual volta accade questo, c’e’ sempre qualcuno che in rete riprende questo disegno e anuncia catastrofi in concomitanza con il viaggio.

Detto questo, e’ interessante parlare anche di un’altra profezia, o meglio di un’interpretazione fatta, che riguarda Parravicini e le olimpiadi di Londra che ci sono state nel 2012. L’anno scorso, molti catastrofisti erano scatenati nell’annunciare eventi terribili durante le olimpiadi di Londra: invasioni aliene, guerre atomiche, inizio di una nuova guerra tra Stati Uniti e Russia, ecc. Il motivo di tutto questo? Semplice, questo disegno di Parravicini:

Parravicini 1972

Parravicini 1972

Cosa rappresenta?

Secondo queste interpretazioni, la torica rappresenterebbe le Olimpiadi mentre la figura che vedete disegnata con la falce in mano e’  l’Angelo della Morte. Come facciamo a dire che si tratterebbe proprio delle Olimpiadi di Londra? La Campana disegnata indicherebbe la Campana piu’ grande del mondo , circa 27 Tonnellate, suonata durante la cerimonia di apertura dei giochi e simbolo della manifestazione stessa:

images

Il serpente ricorderebbe invece l’Arcelormittal Orbit Tower, costruito proprio per i giochi di Londra e dalla forma di un serpente:

ArcelorMittal-Orbit-big

Sempre in questa interpretazione, la sagoma della figura rappresentata nel disegno sarebbe una stilizzazione della stessa forma dell’area del villaggio olimpico di Londra.

E’ possibile tutto questo? Un anno fa, saremmo stati qui ad analizzare quanto detto, mostrando la forzatura di queste interpretazioni, e la notevole fantasia mostrata su internet. Come anticipato pero’, siamo nel 2013, condizione per cui possiamo smentire senza giri di parole questa profezia.

Ovviamente, trattandosi di interpretazioni, quando la profezia non si avvera, ci si limita a dire che e’ stato commesso qualche errore e che il disegno riguarda in realta’ qualche altro avvenimento del futuro che ancora non abbiamo capito.

Prima di concludere, visto che ne abbiamo parlato all’inizio, vorrei mostrarvi l’origine della profezia delle Torri Gemelle che secondo alcuni sarebbe stata predetta da Parravicini. Il tutto nasce da questo disegno:

Parravicini 1939

Parravicini 1939

Senza dover ricorrere a troppa fantasia, il disegno rappresenta la Statua della Liberta’, simbolo degli Stati Uniti e, se vogliamo, di democrazia. Nel suo messaggio il pittore dice che la liberta’ del Nord America perdera’ la sua luce e la sua torcia non brillera’ piu’. Questo perche’ il monumento verra’ colpito due volte. Come potete facilmente immaginare, secondo alcuni questa sarebbe la previsione dell’attentato delle Torri Gemelle. Ora, se vogliamo essere pignoli, Parravicini parla di attacchi alla statua della liberta, che e’ ancora al suo posto. Molto facilmente si puo’ associare il “colpito due volte” con le torri gemelle, ma gli aerei dell’11 settembre erano piu’ di due. Perche’ faccio questo ragionamento? Solo per farvi vedere come sia possibile attribuire ciascun simbolismo a cose diverse. Ovviamente, l’associazione “due colpi” con le torri gemelle e’ immediata. Anche in questo caso pero’, non c’e’ assolutamente nessun riferimento alla data e ogni interpretazione puo’ essere data. Leggendo quanto scritto, si potrebbe benissimo pensare ad un attacco alla Statua della Liberta’, visto che si parla di simboli, di torcia, di luce.

Concludendo, trovo i disegni di Parravicini molto interessanti e sicuramente diversi dalle solite profezie, se non altro perche’ presentano sia una parte grafica che scritta. Come visto, al solito, si tratta di disegni senza indicazioni temporali e con un messaggio che necessita’ di un’interpretazione. In questo caso, e’ sempre possibile parlare di porfezia avverata successivamente alla luce di una qualche interpretazione o di avvenimento che dovrebbe accadere a breve. A differenza di altri casi, lo stesso Parravicini indica diverse volte il 2002 come anno di svolta e inizio di una nuova era mondiale. Ad oggi, possiamo affermare senza problemi che nulla di tutto questo e’ accaduto. L’altra importante e molto citata interpetazione, riguarda invece una profezia pensata per le olimpiadi di Londra del 2012. Come sappiamo bene, anche in questo caso, la profezia (o l’interpretazione) si e’ rivelata completamente sbagliata.

 

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

Oggi il mondo e’ felice?

6 Mag

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

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!

 

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

Troppa antimateria nello spazio

5 Apr

Uno dei misteri che da sempre affascina i non addetti ai lavori e che spinge avanti la ricerca scientifica di base e’ la comprensione del nostro universo. In particolare, come sapete, ad oggi sappiamo veramente molto poco su cosa costituisce il nostro universo. Cosa significa questo? Dalle misure affettuate, solo una piccola frazione, intorno al 5%, e’ composta da materia barionica, cioe’ di quella stessa materia che compone il nostro corpo e tutti gli oggetti che ci circondano. La restante frazione e’ composta da quelli che spesso sentiamo chiamare contributi oscuri, materia oscura ed energia oscura. Mentre sulla materia oscura ci sono delle ipotesi, anche se ancora da verificare, sull’energia oscura, responsanbile dell’espansione dell’universo, sappiamo ancora molto poco.

Detto questo, la comprensione di questi contributi e’ una sfida tutt’ora aperta ed estremamente interessante per la ricerca scientifica.

Di questi argomenti, abbiamo parlato in dettaglio in questo post:

La materia oscura

Perche’ torno nuovamente su questo argomento? Solo un paio di giorni fa, e’ stata fatta una conferenza al CERN di Ginevra nella quale sono stati presentati i dati preliminari dell’esperimento AMS-02. I dati di questo rivelatore, realizzato con un’ampia collaborazione italiana, sono veramente eccezionali e potrebbero dare una spinta in avanti molto importante nella comprensione della materia oscura.

Andiamo con ordine.

Cosa sarebbe AMS-02?

AMS installato sulla Stazione Spaziale

AMS installato sulla Stazione Spaziale

AMS sta per Alpha Magnetic Spectrometer, ed e’ un rivelatore installato sulla Stazione Spaziale Internazionale. Compito di AMS-02 e’ quello di rivelare con estrema precisione le particelle dei raggi cosmici per cercare di distinguere prima di tutto la natura delle particelle ma anche per mettere in relazione queste ultime con la materia ordinaria, la materia oscura, la materia strana, ecc.

In particolare, lo spettrometro di AMS e’ estremamente preciso nel distinguere particelle di materia da quelle di antimateria e soprattutto elettroni da positroni, cioe’ elettroni dalle rispettive antiparticelle.

Vi ricordo che di modello standard, di antimateria e di materia strana abbiamo parlato in dettaglio in questi post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Due parole sull’antimateria

Antimateria sulla notra testa!

Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

Bene, fin qui tutto chiaro. Ora, cosa hanno di particolarmente speciale i dati di AMS-02?

Numero di positroni misurato da AMS verso energia

Numero di positroni misurato da AMS verso energia

Utilizzando i dati raccolti nei primi 18 mesi di vita, si e’ evidenziato un eccesso di positroni ad alta energia. Detto in parole semplici, dai modelli per la materia ordinaria, il numero di queste particelle dovrebbe diminuire all’aumentare della loro energia. Al contrario, come vedete nel grafico riportato, dai dati di AMS-02 il numero di positroni aumenta ad alta energia fino a raggiungere una livello costante.

Cosa significa questo? Perche’ e’  cosi’ importante?

Come detto, dai modelli della fisica ci si aspettarebbe che il numero di positroni diminuisse, invece si trova un aumento all’aumentare dell’energia. Poiche’ i modelli ordinari sono corretti, significa che ci deve essere qualche ulteriore sorgente di positroni che ne aumenta il numero rivelato da AMS-02.

Quali potrebbero essere queste sorgenti non considerate?

La prima ipotesi e’ che ci sia una qualche pulsar relativamente in prossimita’. Questi corpi possono emettere antiparticelle “sballando” di fatto il conteggio del rivelatore. Questa ipotesi sembrerebbe pero’ non veritiera dal momento che l’aumento di positroni e’ stato rivelato in qualsiasi direzione. Cerchiamo di capire meglio. Se ci fosse una pulsar che produce positroni, allora dovremmo avere delle direzioni spaziali in cui si vede l’aumento (quando puntiamo il rivelatore in direzione della pulsar) ed altre in cui invece, seguendo i modelli tradizionali, il numero diminuisce all’aumentare dell’energia. Come detto, l’aumento del numero di positroni si osserva in tutte le direzioni dello spazio.

Quale potrebbe essere allora la spiegazione?

Come potete immaginare, una delle ipotesi piu’ gettonate e’ quella della materia oscura. Come anticipato, esistono diverse ipotesi circa la natua di questa materia. Tra queste, alcune teorie vorrebbero la materia oscura come composta da particelle debolmente interagenti tra loro e con la materia ordinaria ma dotate di una massa. In questo scenario, particelle di materia oscura potrebbero interagire tra loro producendo nello scontro materia ordinaria, anche sotto forma di antimateria, dunque di positroni.

In questo scenario, i positroni in eccesso rivelati da AMS-02 sarebbero proprio prodotti dell’annichilazione, per dirlo in termini fisici, di materia oscura. Capite dunque che questi dati e la loro comprensione potrebbero farci comprendere maggiormente la vera natura della materia oscura e fissare i paletti su un ulteriore 20% della materia che costituisce il nostro universo.

Dal momento che la materia oscura permea tutto l’universo, questa ipotesi sarebbe anche compatibile con l’aumento dei positroni in tutte le direzioni.

Ora, come anticipato, siamo di fronte ai dati dei primi 18 mesi di missione. Ovviamente, sara’ necessario acquisire ancora molti altri dati per disporre di un campione maggiore e fare tutte le analisi necessarie per meglio comprendere questa evidenza. In particolare, i precisi rivelatori di AMS-02 consentiranno di identificare o meno una sorgente localizzata per i positroni in eccesso, confermando o escludendo la presenza di pulsar a discapito dell’ipotesi materia oscura.

Per completezza, spendiamo ancora qualche parola su questo tipo di ricerca e sull’importanza di questi risultati.

Come detto in precedenza, per poter confermare le ipotesi fatte, sara’ necessario prendere ancora molti dati. Ad oggi, AMS-02 potra’ raccogliere dati ancora per almeno 10 anni. Come anticipato, questo strumento e’ installato sulla Stazione Spaziale Internazionale. Questa scelta, piuttosto che quella di metterlo in orbita su un satellite dedicato, nasce proprio dall’idea di raccogliere dati per lungo tempo. La potenza richiesta per far funzionare AMS-02 consentirebbe un funzionamento di soli 3 anni su un satellite, mentre sulla ISS il periodo di raccolta dati puo’ arrivare anche a 10-15 anni.

AMS-02 e’ stato lanciato nel 2010 sullo Shuttle dopo diversi anni di conferme e ripensamenti, principalmente dovuti agli alti costi del progetto e alla politica degli Stati Uniti per le missioni spaziali.

Perche’ si chiama AMS-02? Il 02 indica semplicemente che prima c’e’ stato un AMS-01. In questo caso, si e’ trattato di una versione semplificata del rivelatore che ha volato nello spazio a bordo dello shuttle Discovery. Questo breve viaggio ha consentito prima di tutto di capire la funzionalita’ del rivelatore nello spazio e di dare poi la conferma definitiva, almeno dal punto di vista scientifico, alla missione.

Confronto tra AMS e missioni precedenti

Confronto tra AMS e missioni precedenti

Il risultato mostrato da AMS-02 in realta’ conferma quello ottenuto anche da altre due importanti missioni nello spazio, PAMELA e FERMI. Anche in questi casi venne rivelato un eccesso di positroni nei raggi cosmici ma la minore precisione degli strumenti non consenti’ di affermare con sicurezza l’aumento a discapito di fluttuazioni statistiche dei dati. Nel grafico a lato, vedete il confronto tra i dati di AMS e quelli degli esperimento precedenti. Come vedete, le bande di errore, cioe’ l’incertezza sui punti misurati, e’ molto maggiore negli esperimenti precedenti. Detto in termini semplici, AMS-02 e’ in grado di affermare con sicurezza che c’e’ un eccesso di positroni, mentre negli altri casi l’effetto poteva essere dovuto ad incertezze sperimentali.

Concludendo, i risultati di AMS-02 sono davvero eccezionali e mostrano, con estrema precisione, un aumento di positroni ad alta energia rispetto ai modelli teorici attesi. Alla luce di quanto detto, questo eccesso potrebbe essere dovuto all’annichilazione di particelle di materia oscura nel nostro universo. Questi risultati potebbero dunque portare un balzo in avanti nella comprensione del nostro universo e sulla sua composizione. Non resta che attendere nuovi dati e vedere quali conferme e novita’ potra’ mostrare questo potente rivelatore costruito con ampio contributo italiano.

 

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.

A caccia di vita sugli esopianeti

1 Mar

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

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

Messaggio alieno nelle aurore?

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

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

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

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

Nuova sconvolgente teoria?

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

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

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

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

Come viene fatta questa ricerca?

Numero di esopianeti scoperti anno per anno a partire dal 1989

Numero di esopianeti scoperti anno per anno a partire dal 1989

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

Funziona questo metodo?

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

Perche’ stiamo parlando di esopianeti?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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