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Due parole sulla stampa in 3D

5 Giu

Diversi utenti mi hanno contattato per avere un approfondimento sulle stampanti 3D. Oggi come oggi, questo tipo di tecnologia e’ entrato pesantemente nella nostra vita e tutti noi, almeno una volta, abbiamo sentito parlare di questa tecnologia anche se, a volte, si ignora completamente il processo realizzativo alla base di questi nuovi strumenti.

Se provate a cercare in rete, trovate una definizione della stampa 3D molto semplice: si tratta dell’evoluzione naturale della classica stampa in 2D, utilizzata pero’ per realizzare oggetti reali in materiali diversi.

Personalmente, trovo questa definizione molto semplicistica e assolutamente riduttiva. Perche’? Semplice, non possiamo confrontare una stampa 2D con una 3D proprio perche’ relativa ad una concezione di realizzazione estremamente diversa. Detto molto semplicemente, sarebbe come voler paragonare la pittura con la scultura, parlando di quest’ultima come la naturale evoluzione della prima.

Cerchiamo di andare con ordine e capire meglio le basi di questo processo. Se nella stampa 2D possiamo riprodurre su un foglio di carta una qualsiasi immagine, in quella 3D il prodotto finale ara’ un oggetto solido, reale e tridimensionale. Un esempio? Disegnate al pc una tazza. Se stampate il vostro disegno con una normale stampante avrete la riproduzione di quell’immagine appiattita su una superficie. Utilizzando invece una stampante 3D il vostro risultato sara’ una vera e propria tazza che potete vedere, toccare e, perche’ no, anche utilizzare.

Solo fino a qualche anno fa, un processo del genere sarebbe stato considerato fantascientifico e, se ci avviciniamo ai giorni nostri, retaggio di costosi macchinari riservati alle aziende piu’ grandi. Oggi invece la tecnologia della stampa 3D e’ divenuta “quasi” di uso comune grazie alla notevole contrazione dei prezzi di queste stampanti, risultato di massicci investimenti fatti da numerose compagnie pubbliche e private.

Pensate stia scherzando? Facendo una ricerca su internet, cominciate a trovare stampanti in grado di riprodurre oggetti fino a decine di centimetri per lato, ad un prezzo inferiore ai 1000 euro. Pensate sia ancora tanto? Nel giro di pochissimi anni, i prezzi di questi dispositivi si sono ridotti in media di un fattore dieci. Come anticipato, questo e’ stato possibile grazie ai notevoli investimenti fatti nel settore ricerca sia pubblico che privato. Per darvi una stima, il prezzo delle azioni delle maggiori case costrttrici di questi dispositivi e’ cresciuto fino a cinque volte facendo riconoscere queste aziende tra le migliori nei listini di borsa.

Visto il sicuro interesse in questi dispositivi, cerchiamo ora di capire meglio come avviene il processo realizzativo di un oggetto a tre dimensioni.

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Come potete facilmente immaginare, le tecniche realizzative utilizzate sono diverse ma per comprendere il meccanismo in modo semplice, concentriamoci su quello maggiormente utilizzato e piu’ intuitivo. Come nelle stampanti tradizionali, ci sono delle cartucce contenenti il materiale con cui sara’ realizzato il nostro oggetto. Nella versione piu’ comune, questo materiale sara’ ABS o PLA, due polimeri che per semplicita’ possiamo immaginare come delle plastiche. Normalmente le cartucce contengono questi materiali in forma di polvere o di fili.

Bene, abbiamo il materiale nelle cartucce, poi? Vi ricordate le vecchie stampanti che imprimevano una riga alla volta sul foglio che via via veniva portato avanti? Il processo e’ molto simile a questo. Nella stampa 3D l’oggetto viene realizzato per strati paralleli che poi crescono verso l’alto per realizzare i particolari del corpo che vogliamo stampare. L’esempio classico che viene fatto in questi casi e’ quello dei mattoncini dei LEGO. Strato per strato costruite qualcosa “attaccando” tra loro i vari pezzi. Nella stampa 3D ogni strato viene depositato sull’altro con un processo a caldo o di incollaggio a volte mediante l’ausilio di un materiale di supporto.

Compreso il processo alla base, la prima domanda da porci e’ relativa alla risoluzione di queste stampanti. In altre parole, quanto sono precisi i pezzi che posso realizzare? A differenza della stampa 2D, in questo caso dobbiamo valutare anche la precisione di costruzione verticale. Per quanto riguarda il piano orizzontale, la risoluzione della stampa dipende dalla “particella” di materiale che viene depositata. In verticale invece, come facilmente immaginabile, la precisione del pezzo dipendera’ dallo spessore dello strato che andate a depositare. Piu’ lo strato e’ sottile, maggiore sara’ la risoluzione della vostra stampa. Normalmente, per darvi qualche numero, parliamo di risoluzioni verticali dell’ordine del decimo di millimetro.

A questo punto, abbiamo capito piu’ o meno come funzionano queste stampanti, abbiamo visto che i prezzi sono in forte calo ma la domanda principale resta sempre la stessa: cosa ci facciamo con queste stampanti? In realta’, la risposta a questa domanda potrebbe essere semplicemente “tantissimo”. Cerco di spiegarmi meglio. Le stampanti 3D sono gia’ utilizzate e sotto attento studio di ricerca per il loro utilizzo nei piu’ svariati settori.

Qualche esempio?

Prima di tutto per le aziende che si occupano della realizzazione dei protitipi o di produzione su grande scala di oggetti di forma piu’ o meno complessa. In questo caso vi riporto direttamente la mia esperienza in questo settore. Ai Laboratori Nazionali di Frascati disponiamo di una stampante 3D con una buona risoluzione per la stampa di oggetti in ABS. Cosa ci facciamo? Moltissime parti dei rivelatori di particelle possono essere stampati direttamente in 3D saltando tutta la difficile fase della realizzazione con macchine utensili. Inoltre, ricorrere alla stampa 3D, anche solo in fase prototipale, consente di poter valutare al meglio la correttezza dell’oggetto pensato e la sua funzionalita’ nei diversi settori.

Oltre a queste applicazioni, le stampanti 3D possono essere utilizzate in medicina forense per la ricostruzione di prove danneggiate, in oreficeria, nel settore medico per la ricostruzione ossea, in paleontologia per la preparazione di modelli in scala di parti rinvenute e cosi’ via per moltissimi settori in cui la stampa 3D puo’ velocizzare notevolmente il processo realizzativo ma soprattutto con costi molto contenuti rispetto alla lavorazione classica.

Oggi come oggi, la ricerca in questo settore e’ fortemente orientata allo studio dell’utilizzo di materiali piu’ disparati. Per darvi qualche idea si va dal tessuto osseo alle plastiche, dalla roccia all’argilla e cosi’ via. Come potete capire immediatamente, piu’ materiali si riescono ad utilizzare, maggiori sono i settori interessati in questi prodotti.

Anche se poco noto al grande pubblico, in rete ci sono gia’ moltissimi siti e forum che si occupano di scambio open source di modelli 3D da stampare o anche solo di stampa su commissione conto terzi. Se ripensiamo al paragone con le stampanti classiche, se in questo caso bastava una qualsiasi immagine, per utilizzare una stampante 3D e’ necessario realizzare un modello tridiemnsionale da dare in pasto alla stampante. Per poter far questo ci sono ovviamente potenti software CAD ma anche tanti programmi gratuiti piu’ semplici gia’ scaricabili dalla rete.

Alla luce di quanto discusso, sicuramente il discorso sulle stampanti 3D e’ destinato ancora a crescere. In un futuro non troppo lontano, potremmo avere a disposizione strumenti domestici per realizzare l’oggetto che desideriamo. Inutile nascondere che questo qualche sospetto potrebbe destarlo. Solo pochi mesi fa si e’ molto discusso del progetto di una pistola in plastica perfettamente funzionante ed in grado di uccidere realizzabile con una stampante 3D ed i cui progetti erano finiti in rete. A parte questo “particolare”, quello delle stampanti 3D e’ sicuramente un mercato destinato a crescere e su cui moltissime aziende stanno fortemente puntando.

 

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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Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

19 Mar

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

Perche’ faccio questo preambolo?

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

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

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

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

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

E parliamo diquesto Big Bang

Il primo vagito dell’universo

Universo: foto da piccolo

La materia oscura

Materia oscura intorno alla Terra?

Due parole sull’antimateria

Flusso oscuro e grandi attrattori

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

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

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

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

Cosa sono le onde gravitazionali?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Detto questo, cosa avrebbe trovato Bicep-2?

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

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

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

 

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Fusione, ci siamo quasi?

17 Feb

La chimera della produzione di energia attraverso processi nucleari e’ senza ombra di dubbio la fusione. Come sappiamo, detto in modo improprio, possiamo pensare a questo processo come qualcosa di inverso alla Fissione. Se in quest’ultimo caso, un nucleo atomico viene spezzato in due nuclei piu’ piccoli liberando energia, nella fusione abbiamo due elementi piu’ leggeri che vengono uniti in uno piu’ grande. Anche in questo caso, nel processo c’e’ un eccesso di energia che viene liberato verso l’esterno. Non si tratta di magia ma del bilancio energetico delle reazioni, facilmente calcolabile utilizzando i principi base della fisica nucleare.

Per la fissione, il processo e’ relativamente semplice ed in grado di autosostenersi. Quest’ultimo aspetto e’ fondamentale quando si considerano processi di questo tipo. Detto in altri termini, basta dare il “la” alla reazione per avere qualcosa in grado di autosostenersi autonomamente e continuare cosi’ a produrre energia. Come noto, siamo in grado di utilizzare questo processo molto bene sia con reazioni controllate nei reattori a fissione sia in modo non controllato attraverso la bomba atomica.

E per la fusione?

Qui il discorso e’ diverso. A partire dagli anni ’50, abbiamo iniziato a studiare queste reazioni per cercare di ottenere un bilancio positivo. Cosa significa? Prendete due nuclei leggeri. Per far avvenire la fusione dovete avvicinarli tra loro fino a formare qualcosa di piu’ grande. Semplice ma non scontato. Prendiamo il discorso in modo improprio ma comprensibile. Nei nuclei avete protoni e neutroni. Come ci hanno insegnato a scuola, se proviamo ad avvicinare cariche di uguale segno queste si respingono attraverso la forza coulombiana. Ma allora, perche’ nel nucleo i protoni sono fermi e tutti vicini tra loro? Avvicinando due particelle come i protoni, inizialmente avete la repulsione coulombiana dovuta alle cariche elettriche che tende ad allontanarle. Se resistete opponendovi a questa forza, vi accorgete che sotto una certa distanza interviene un’altra forza, questa volta attrattiva e molto piu’ intesa di quella dovuta alle cariche elettriche, la forza nucleare forte. Si tratta solo di un’altra interazione che pero’ agisce a distanze molto corte tra i nucleoni. La presenza dei neutroni nel nucleo serve proprio a tenere unito il nucleo stesso. Poiche’ i neutroni non hanno carica elettrica, non subiscono repulsione coulombiana mentre esercitano e subiscono l’interazione forte. Detto in altri termini, i neutroni fanno da collante per far si che la forza forte, attrattiva, vinca su quella coulombiana, repulsiva.

Bene, lo scopo del gioco della fusione e’ proprio questo. In qualche modo dobbiamo avvicinare i nuclei spingendoli fino a che la forza forte non diventi piu’ intensa di quella coulombiana. Sotto questo limite, ci sara’ un’attrazione spontanea che portera’ alla formazione di un nucleo piu’ pensate, rilasciando energia.

Qual e’ il limite nella produzione di energia da fusione? Ovviamente, dovete fare in modo che l’energia spesa per avvicinare i nuclei sia minore di quella che viene ceduta dopo la fusione. Questo e’ il famoso bilancio positivo di cui tanti parlano ma, lasciatemi dire, in pochi hanno veramente capito.

Di questi processi abbiamo parlato in diversi articoli mostrando le diverse tecniche che si stanno sperimentando nel mondo:

Sole: quanta confusione!

La stella in laboratorio

Studiare le stelle da casa!

Contrapposti a questi, ci sono poi i diversi esperimenti per creare quella che viene definita “fusione fredda” e su cui tanta speculazione e’ stata fatta negli ultimi anni:

E-cat meraviglia o grande bufala?

Ancora sulla fusione fredda

Come detto e ripetuto piu’ volte, dobbiamo essere aperti di mente nei confronti di questi processi che pongono le loro radici in metodi scientifici conosciuti. Quello che pero’ manca, e’ una dimostrazione oggettiva che questi apparecchi, esempio su tutti l’E-Cat, siano veramente in grado di produrre energia in quantita’ maggiore di quella data in ingresso.

Perche’ torno nuovamente su questi argomenti?

Come forse avrete letto, solo pochi giorni fa e’ stato fatto un nuovo anuncio riguardante la ricerca sulla fusione nucleare. In un articolo pubblicato sulla rivista Nature, il NIF, National Ignition Facility, della California ha annunciato di aver ottenuto un bilancio positivo della reazione di fusione di isotopi di idrogeno in elio.

Del NIF abbiamo gia’ parlato nei precedenti articoli riportati sopra. Come sappiamo, in questo caso si utilizzano quasi 200 fasci laser per comprimere, mediante oro, atomi e isotopi di idrogeno, deuterio e trizio, per formare elio. Nel processo viene rilasciata l’energia della fusione.

Come capite bene, in questo caso il bilancio positivo si ha se l’energia rilasciata e’ maggiore di quella necessaria per far sparare nello stesso istante tutti i laser.

Nei primi anni di vita, il NIF ha rappresentato una grande speranza per la ricerca della fusione, attirando grandi finanziamenti. Finanziamenti che poi sono diminuiti quando i risultati ottenuti erano notevolmente inferiori alle aspettative.

Oggi, il NIF e’ riuscito ad ottenere per la prima volta un bilancio positivo, anche se solo minore dell’1%, rispetto all’energia richiesta per far andare i laser. Se proprio vogliamo dirla tutta, non siamo ancora contenti di questo risultato e saranno necessari tantissimi altri studi prima di poter gridare vittoria e prima di poter vedere la fusione utilizzata per la produzione di energia.

Come detto nell’introduzione, lo scopo di questo gioco e’ quello di tenere in qualche modo gli atomi fermi mentre li comprimiamo fino alla fusione. Nel NIF questo confinamento avviene sfruttando l’inerzia dei nuclei stessi e proprio per questo motivo si parla di “confinamento inerziale”. Diversamente, ad esempio per ITER, si cerchera’ di utilizzare forti campi magnetici per tenere i nuclei uniti, parlando di “confinamento magnetico”. La trattazione di questo aspetto non e’ affatto banale e rappresenta, a questo livello, un contributo assolutamente non trascurabile nel bilancio energetico finale della reazione.

Perche’ dico questo?

I risultati ottenuti dal NIF sono assolutamente ragguardevoli e sono un ordine di grandezza maggiore rispetto ai migliori risultati precedenti. Il bilancio positivo dell’1% non tiene pero’ conto dell’energia spesa per il confinamento. Questo per far capire quanto lavoro e’ ancora necessario.

La comunita’ scientifica della fusione, pone tutte le sue speranze, nel progetto internazionale ITER. Come sapete bene, in questo caso si parla di un vero e proprio reattore prototipale per la produzione di energia per fusione. Anche in questo caso, ci saranno diverse sfide tecnologiche da vincere ma la strada segnata dai successi degli ultimi anni non puo’ che farci ben sperare.

 

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Luna: quanto c’e’ da scoprire!

7 Feb

Negli ultimi tempi, purtroppo o fortunatamente fate voi, i nostri amici catastrofisti e complottisti stanno vivendo un periodo di magra da notizie sensazionali. Qualcuno e’ sempre alla ricerca di una fine del mondo prossima per questo o quest’altro motivo, altri cercano ancora disperatamente Nibiru, altri poi, al solito, si lanciano nelle ipotesi piu’ arzigogolate alla ricerca della notizia bomba che quasi sempre si chiude con un flop. In questo panorama poco affascinante, non resta che buttarsi su un settore in cui c’e’ sempre qualcosa da trovare e con cui cercare di convincere le persone, l’esplorazione spaziale e le tante prove che quei cattivoni della NASA hanno nascosto evidenze che dimostrerebbero l’esistenza degli alieni.

Perche’ dico questo?

Semplice, negli ultimi giorni, molti siti hanno dato la notizia che qualcosa di nuovo e’ stato scoperto sulla Luna. Il nostro satellite, se non fosse altro per la distanza, e’ da sempre un laboratorio complottista d’eccezione. Questa volta, a far discutere ci ha pensato una foto del lato oscuro scoperta da un utente di youtube e pubblicizzata immediatamente sulla rete.

Senza perdere tempo nella presentazione, vi mostro subito la foto:

 

L'amnomalia trovata sulla superficie lunare

L’amnomalia trovata sulla superficie lunare

Come vedete, si evidenzia una struttura triangolare molto precisa, corredata da quelle che sembrerebbero due file di luci disposte a 90 gradi. Ovviamente, questa foto ha scatenato gli animi un po’ assopiti dei complottisti di tutto il mondo. Senza giri di parole, si tratta di una basa aliena costruita in quello che si chiama Mare Moscoviense. Per darvi un’idea delle dimensioni, parliamo di qualcosa con un lato di circa 200 metri misurabile tenendo in considerazione la risoluzione dell’immagine stessa.

Quella della base aliena non e’ assolutamente l’unica ipotesi e, lasciatemi dire, neanche la piu’ fantasiosa. C’e’ chi parla di tunnel di accesso ad una base sotterranea, chi di varco dimensionale, altri ancora di qualcosa costruito dall’uomo. Gia’, anche se sembra assurdo, sono in molti a creare storie strampalate sulle missioni lunari.

Prima di tutto, come sappiamo bene, c’e’ ancora chi crede che sulla Luna non ci siamo andati. Su questo punto, mi dispiace dirvelo, ma, cari complottisti, vi dovete arrendere. Come sappiamo, prova schiacciante della nostra visita sulla Luna sono gli array di CCR posizionati sulla superificie e con cui, ancora oggi, facciamo misure di distanza Terra-Luna sparando laser da terra e misurando il tempo di ritorno. Di queste tecniche, note come Lunar Laser Ranging, e dei CCR abbiamo parlato in questo articolo:

Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

Tolta questa ipotesi, c’e’ invece chi crede epiloghi diversi per le missioni lunari. Secondo alcuni, nella celebre missione dell’Apollo 11, ci sarebbe stato anche un altro astronauta poi lasciato, come prevedeva la missione, sul nostro satellite. Questo sfortunato eroe sarebbe stato selezionato appunto per rimanere a vita sulla Luna dotato di generatori di ossigeno e cibo. Altra ipotesi affascinante e’ che invece ci siano state numerose missioni precedenti all’Apollo 11 con lo scopo di portare rifornimenti e costruire serre sul satellite.

Lasciate queste fantasiose ipotesi, torniamo alla foto da cui siamo partiti.

Di cosa si tratta?

Per poter rispondere a questa domanda, e’ necessario fare delle considerazioni pratiche. Prima cosa, da dove e’ stata estrapolata questa immagine? Come forse avrete letto, l’utente ha trovato questa anomalia utilizzando Google Moon, il software di Mountain View che consente di osservare la superificie lunare.

Lasciatemi fare una considerazione che non posso proprio risparmiarmi. Ma questi utenti della rete, come passano le loro giornate? Come spesso avviene, arriva qualcuno che mostra anomalie microscopiche sulla Terra, sulla Luna, su Marte, ecc. Ma queste persone, passano la loro vita a scartabellare archivi spaziali alla ricerca di cose strane da pubblicare in rete? Il discorso non e’ affatto banale, tra milioni di foto a cui si ha accesso mediante la rete, ogni tanto esce qualcuno che mostra cose particolari. Ma quante foto vi siete visti?

Chiusa la parentesi, parliamo della foto. Sapete come e’ costruito il programma Google Moon? Esattamente come Google Earth. Se per avere le immagini 3D delle strade Google utilizza le sue celebri “car” che scattano foto a destra e a manca, non possiamo certo pensare che il colosso del motore di ricerca abbia satelliti in giro per lo spazio che fanno foto di ogni angolo di pianeta.

Per costruire le mappe satellitari, Google utilizza vari archivi presenti in rete e fa un collage molto attento di quelli che possiamo vedere come pezzi di un puzzle. Come potete facilmente immaginare, si tratta di foto a risoluzione, luminosita’ e contrasto diversi. Per poterle affiancare si sfrutta dunque un software in grado di rendere compatibili le immagini per poi “appicicarle” una di fianco all’altra. Questo avviene in tutti i programmi di Google. Ora, come e’ noto, a volte succede che questo programma sbagli creando effetti molto curiosi. Non e’ certo una rarita’ trovare nella versione Earth paesi scomparsi, sdoppiati, strane linee che non esistono, nubi che si interrompono seguendo linee rette, ecc.

Come avrete capito, stiamo lentamente andando verso l’ipotesi piu’ plausibile per spiegare l’anomalia mostrata. Altra considerazione, se quel qualcosa che vediamo fosse veramente un manufatto reale, sicuramente sarebbe unico sulla superficie lunare o meglio, non ci sarebbero tanti oggetti simili sulla Luna.

Ora vi mostro qualche altra immagine:

Altre anomalie simili trovate su Google Moon

Altre anomalie simili trovate su Google Moon

Guardate un po’ quante basi lunari si possono trovare andando a esplorare virtualmente la superficie. Come vedete, si tratta di strutture molto simili a quella da cui siamo partiti e tutte presenti nel lato oscuro della Luna.

Dunque?

Anche in questo caso, siamo di fronte alla solita bufala pubblicizzata alla grande sulla rete per mostrare cose che non esistono. Guardando foto brulle ma ricche di sfumature delle superfici dei pianeti, e’ facile trovare qualcosa che assomigli a qualcos’altro o, come nel caso delle immagini di Google riadattate, trovare anomalie e difetti di immagine. Purtroppo, questo non e’ il primo caso e non sara’ sicuramente l’ultimo.

 

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

La stella in laboratorio

3 Ott

Attraverso le pagine del forum di Psicosi 2012:

Psicosi 2012, forum

mi e’ stato segnalato un articolo molto interessante. Perche’ lo definisco in questo modo? Semplice, l’articolo e’ talmente assurdo che merita di essere presentato qui sul blog.

Come diceva un proverbio: “Dagli amici mi guardi Dio perche’ da nemici mi guardo io”. Cosa significa? Mentre siamo guardinghi nei confronti dei nostri nemici,  ci sentiamo tranquilli verso gli amici. A volte questo puo’ creare la condizione per poter essere, come si dice, accoltellati alle spalle.

Cosa voglio dire con queste parole? Mentre ormai abbiamo capito bene quali sono i siti complottisti e catastrofisti e, almeno spero, abbiamo imparato a leggerli con occhio attento e guardingo, a volte quelli che dovrebbero essere siti seri e scientifici si lasciano prendere un po’ troppo la mano.

Questo e’ purtroppo il caso di una notiizia apparsa su ben due noti giornali online nazionali che, copiandosi spudoratamente tra di loro, hanno finito per sparare cavolate veramente fuori dalla grazia del Signore.

Prima di tuttto, vi segnalo gli articoli in questione:

Articolo 1

Articolo 2

Potete anche leggerne uno solo, tanto le parole utilizzate sono le stesse, ergo, non so chi dei due, ha fatto copia/incolla.

Avete letto bene? I ricercatori dell’istituto americano NIF, stanno per accendere una stella in laboratorio. Una stella? Proprio cosi’ dicono gli articoli. Si tratta di un esperimento di fusione in cui sono stati utilizzati laser con una potenza di 500 Tera Watt, 500 mila miliardi di watt di potenza. Come recita l’articolo, questa potenza e’ pari a 1000 volte quella che gli Stati Uniti stanno consumando in quel momento.

Signori, scusate le sfogo, ma questa e’ disinformazione scientifica sulle pagine di giornali nazionali che pretendono di avere una sezione di scienze! Poi, non ci sorprendiamo quando le persone pensano che al CERN si creeranno buchi neri che distruggeranno la Terra. Dall’altra parte dell’oceano stanno creando una stella in laboratorio.

Finito il mio piccolo sfogo personale, vorrei passare a commentare questa notizia. Al contrario di quanto fatto sui giornali citati, per poter capire questa notizia, e’ necessario capire bene il campo in cui ci andiamo a muovere, cioe’ la fusione nucleare.

Cercando di mantenere un approccio semplice e divulgativo, tutti conoscono le centrali nucleari per la produzione di energia elettrica. Questi reattori funzionano attraverso la fissione nucleare, cioe’ la scissione di un nucleo pesante, il combustibile, in nuclei piu’ leggeri. Questo processo, oltre ai due nuclei figli, produce un eccesso di energia. Il processo si dice dunque esoenergetico perche’ rilascia energia.

Detto in modo molto improprio, il processo inverso a quello di fissione nucleare e’ quello di fusione. In questo caso, si prendono due nuclei leggeri per fonderli insieme e formare un nucleo piu’ pesante. Questo processo e’ conveniente solo per nuclei molto leggeri, in linea di principio fino al ferro. Come viene fatto il processo? Quelli che dovete avvicinare sono degli atomi. Come sapete, nel nucleo sono presenti protoni con carica positiva. Avvicinando tra loro due cariche di segno uguale, queste si respingono tra loro con una forza che aumenta al diminuire della distanza. Sotto una certa distanza pero’, la forza coulombiana repulsiva, cioe’ quella tra cariche elettriche, diviene piu’ piccola della cosiddetta forza nucleare forte. Questa interazione e’ molto intensa, ma solo a distanze molto piccole. Detto in altri termini, dovete comprimere molto i nuclei tra loro, fino ad arrivare al punto in cui questi si attirano grazie alla forza forte.

Questa caratteristica rende il processo di fusione nucleare molto difficile da realizzare o meglio, molto difficile da sfruttare. Come anticipato, si tratta di un processo che rilascia energia. Per poter comprimere i nuclei tra loro dovete pero’ spendere un certo quantitativo di energia in qualche forma. Bene, per poter sfruttare questo processo, o meglio per guadagnarci, dovete fare in modo che l’energia spesa per attivare il processo, quella di compressione, sia minore di quella che poi viene rilasciata dai nuclei che si fondono.

Una delle possibili e piu’ studiate reazioni di fusione nucleare e’ quella del deuterio con il trizio:

D + T → 4He (3,5 MeV) + n (14,1 MeV)

In questa reazione i due reagenti, che altro non sono che isotopi piu’ pesanti dell’idrogeno, vengono fusi per formare un nucleo di elio, detto anche particella alfa, liberando anche un neutrone di una certa energia.

Vedete bene il processo. Indipendentemente da quello che ognuno di noi pensa delle centrali nucleari a fissione, il processo di fusione risolve automaticamente il problema delle scorie. In questo caso, non abbiamo sottoprodotti radioattivi a lunga vita media. Proprio per questo motivo, la costruzione di centrali di questo tipo e’ vista come la chimera della fisica nucleare e da diversi anni sono in corso ricerche per cercare di rendere il processo di fusione conveniente dal punto di vista energetico.

Il punto cruciale di questi studi e’ ovviamente come innescare il processo, cioe’ come far avvicinare tra loro i nuclei per far partire la fusione. Il caso visto negli articoli da cui siamo partiti e’ il cosiddetto confinamento inerziale ad ignizione laser. Detto in parole semplici, si utilizzano fasci laser per riscaldare e comprimere i nuclei e far partire la fusione.

Bene, a questo punto siamo in grado di rileggere gli articoli e di capire veramente quello che e’ successo nei laboratori del NIF.

Il laboratorio in questione utilizza 192 fasci laser per riscaldare e comprimere un sferetta di deuterio-trizio. Il numero elevato di laser serve prima di tutto per avere l’energia necessaria ma anche per poter riscaldare uniformemente la sfera di combustibile. Ovviamente, non serve irradiare continuamente il composto, ma e’ necessario che in un tempo molto breve l’energia arrivi tutta insieme sul campione. Quindi, proprio per questo si utilizzano fasci impulsati, cioe’ raggi molto intensi ma molto brevi nel tempo. Questo spiega l’enorme potenza in gioco. Data un’energia del fascio, tanto piu’ corto e’ il raggio, maggiore sara’ la potenza in gioco. Esattamente come in fisica definite la potenza come il rapporto tra lavoro e tempo per compierlo. Capite dunque da dove viene fuori quel valore enorme di 500 terawatt di potenza. Secondo voi, se fosse necessario avere 1000 volte la potenza che gli USA stanno consumando in quell’istante, chi sarebbe in grado di alimentare i laser? Nella migliore delle ipotesi, acceso il sistema salterebbe la corrente a tutti gli Stati Uniti. Direi che quanto affermato e’ quantomeno azzardato e dimostra la totale non conoscenza di quello che si sta raccontando.

Poi, cosa dice l’articolo? A questo punto, il sistema implode e si accende una stella.

Capiamo bene, perche’ implode? Lo schema semplificato del processo di fusione che avviene e’ questo:

Il meccanismo di ignizione laser per la fusione nucleare

Il meccanismo di ignizione laser per la fusione nucleare

Per compressione interna, si ha un implosione cioe’ un collassamento dei nuclei verso l’interno. Da come viene raccontato nell’articolo, sembra che ci sia una deflagrazione in laboratorio.

Poi si accende una stella ….

Perche’? Anche qui, si tratta di un’assurdita’ letta scopiazzando in giro. Il processo di fusione e’ quello grazie alla quale, ad esempio, le stelle producono la loro energia. Il nostro sole “funziona” grazie alla fusione degli atomi di idrogeno in elio. Quando si parla di processo vitale del sole e di passaggio allo stadio successivo, ci si riferisce proprio al momento in cui il combustibile finira’. Inoltre, se si vede la pagina Wikipedia dedicata al NIF:

Wikipedia, NIF

si legge una frase molto importante:

Oltre allo studio della fusione nucleare in campo energetico, al NIF si studieranno anche i segreti delle stelle; infatti quello che si sta tentando di fare è riprodurre il fenomeno della fusione dell’idrogeno che avviene sul Sole e su tutte le altre stelle.

Ecco da dove e’ nata l’idea che in laboratorio venga “accesa una stella”. Come vedete, l’autore dell’articolo ha provato a documentarsi sulla rete, ma non ha capito proprio il senso della frase riportata.

A questo punto, credo che l’assurdita’ di tali articoli sia evidente a tutti.

Tornando di nuovo a cose serie, perche’ e’ stata data questa notizia? Il motivo principale, e molto importante, e’ che, per la prima volta, e’ stato raggiunto il pareggio energetico. Cosa significa? Per la prima volta, si e’ riusciti ad ottenere la stessa quantita’ di energia che e’ stata necessaria per attivare il processo. Se prima l’energia per accendere la reazione era molto maggiore di quella che poi veniva prodotta, ora siamo in pareggio. Si tratta di un risultato molto importante, che dimostra i notevoli passi avanti fatti in questo campo. Certo, e’ vero che al momento non stiamo guadagnando nulla, ma prima, con lo stesso processo, ci rimettevamo tantissimo. Diciamo che il trend e’ dunque molto positivo.

Ovviamente, allo stato attuale, siamo ancora in un campo pioneristico. Magari, andando avanti, ci potremmo accorgere che si sono dei limiti alla produzione di energia che non siamo in grado di superare. Speriamo questo non avvenga e si riesca, in tempi rapidi, a spostare il bilancio energetico a nostro favore. Come detto prima, questa e’ la condizione per poter sperare nella realizzazione di centrali nucleari a fusione per la produzione di energia.

 

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

Metano su Marte: c’e’, non c’e’, c’era?

26 Set

Nella sezione:

Hai domande o dubbi

e’ stato richiesto un argomento molto interessante e attuale. Come potete vedere, si chiede un aggiornamento sulle ultime misure fatte da Curiosity, il rover che sta eplorando Marte, alla luce della notizia, tanto pubblicizzata, della concentrazione minore rispetto alle aspettative di metano. Come anticipato, si tratta di un argomento molto interessante e scientificamente importante. Purtroppo, anche questa volta, molti giornali e siti si sono lanciati in notizie eclatanti, senza pero’ spiegare in dettaglio qual e’ il significato di questo risultato, ma soprattutto cosa ci si aspetta per il futuro.

Per chi volesse maggiori informazioni sulla missione e sulle scoperte fatte, abbiamo parlato di Curiosity in questi post:

Curiosity: scoperta sensazionale?

– Curiosity e gli UFO

– Curiosity e gli UFO: dopo le foto, il video. 

Ecco la scoperta di Curiosity

Detto questo, e’ interessante ripercorrere la storia del metano su Marte, ragionando soprattutto su che cosa questa misura significihi.

Cerchiamo di ragionare insieme. Come sapete, a parte per il discorso ufo e avvistamenti vari che lascia il tempo che trova, uno degli obiettivi dell’esporazione spaziale e’, tra i tanti altri, quello di capire se c’e’ vita sugli altri pianeti del Sistema Solare o anche se in passato ci sono state le condizioni affinche’ una qualche forma di vita si sia sviluppata.

Fin qui ci siamo. Ogni qual volta si parla di condizioni adatte alla vita, qual e’ il primo parametro che viene citato? Ovviamente la presenza di acqua. Il motivo di questo e’ scontato per tutti e non c’e’ bisogno di replicarlo. Molte missioni osservative di Marte hanno dimostrato come in passato ci fosse molta acqua sul pianeta rosso. Addirittura sono stati ossservati i segni tipici lasciati da fiumi, laghi e mari, come solchi, ammassi di fanghi essiccati, letti di fiumi ormai asciutti, ecc. Inoltre, sulle calotte di Marte e’ presente ghiaccio. Queste distese hanno anche una variabilita’ stagionale cosi’ come avviene sulla Terra. Anche oggi ci sono evidenze di acqua in forma liquida, anche se in misura estremamente minore in superificie.

Bene, dunque su Marte c’e’ acqua. Questo significa che c’e’ vita? Assolutamente no. Per dirlo in termini matematici, la presenza di acqua sul pianeta e’ una condizione necessaria per sviluppare determinate forme di vita. Questa condizione non e’ pero’ sufficiente, cioe’ se c’e’ vita c’e’ acqua, ma non e’ vero il viceversa.

A questo punto, non avendo visto nessun marziano salutarci attraverso le telecamere dei rover, dobbiamo cercare qualche altro parametro. In questo caso, quello che possiamo vedere e’ se c’e’ metano in atmosfera.

Perche’ e’ importante la presenza di metano?

Prendiamo come esempio la Terra, dove non credo di dover dimostrare che c’e’ vita. L’atmosfera terrestre e’ molto ricca di metano. Da dove viene? Circa il 90% del metano che troviamo nella nostra atmosfera viene da forme vitali. Che significa? Una frazione viene dalla decomposizione di specie che rilasciano questo gas, mentre gran parte viene prodotto direttamente dal metabolismo di alcuni animali. Come sicuramente saprete, monitorare il metano nella nostra atmosfera e’ molto importante per via dell’effetto serra portato da questo gas. Uno dei contributi maggiori al metano viene dalla digestione delle mucche.

Detto questo, capite bene come la presenza di metano in atmosfera puo’ essere in qualche modo legato alla presenza di vita su un pianeta.

Fin qui ci siamo, ma torneremo su questi discorsi a breve per continuare a portare avanti il nostro ragionamento.

Prima di Curiosity, c’erano delle misure della quantita’ di metano nell’atmosfera di Marte? Certamente si, misure, anche se tra loro abbastanza discordi, venivano da osservazioni con telescopi da Terra e da satelliti in orbita intorno al pianeta rosso. Tra queste, vi erano alcune misurazioni che mostravano dati abbastanza entusiasmanti.

Senza troppi giri di parole, vi mosro un’immagine in falsi colori ottenuta partendo dai dati della sonda Mars Express nel 2004:

 

Metano nell'atmosfera di Marte. Fonte: Mars Explorer

Metano nell’atmosfera di Marte. Fonte: Mars Explorer

Cosa rappresenta? Le diverse colorazioni indicano la concentrazione piu’ o meno alta di metano nell’atmosfera di Marte. Come vedete, seguendo la scala in basso, ci sono dei punti che appaiono molto rossi, cioe’ con concentrazioni anche fino a 30 parti per miliardo (ppb) di metano.

Dunque? Su Marte c’e’ o c’era acqua, su Marte c’e’ metano quindi su Marte c’e’ vita!

Questo ragionamento potrebbe esssere azzardato e scientificamente non corretto. Come detto prima, sempre in termini matematici, avere acqua e’ una condizione necessaria, avere metano e’ una condizione necessaria, avere acqua e metano e’ una condizione necessaria, ma nessuna delle due, neanche simultaneamente, e’ una condizione sifficiente.

Non poter gridare alla scoperta del secolo, non significa non fare ricerca. L’evidenza di questi rilasci in atmosfera meritano di essere studiati in dettaglio per vedere se effettvamente sono sinonimo di vita oppure no.

Detto questo, cosa facciamo? Mandiamo Curiosity a vedere direttamente sulla superficie di Marte. Tra i tanti strumenti, il rover ha a disposizione spettrometri pensati proprio per misurare le concentrazioni di gas in atmosfera.

Cosa troviamo?

Come annunciato in questi giorni, Curiosity non ha trovato le concentrazioni sperata di metano. I valori misurati, ponderati su diverese analisi fatte in periodi diversi dell’anno marziano, hanno mostrato valori massimi intorno a 2 parti per miliardo, cioe’ molto meno di quello che si pensava e che e’ stato mostrato nei dati di Mars Express.

A questo punto, un po’ con l’amaro in bocca, cosa dobbiamo dire?

Molte fonti chiudono il discorso dicendo che non c’e’ vita su Marte, mentre altre si appellano al fatto che ci sono errori nella misura o che la vita c’era in passato.

Per ragionare su queste affermazioni e’ necessario riprendere il discorso metano in atmosfera.

Abbiamo detto che sulla Terra abbiamo una concentrazione di circa 1700 ppb di metano. I dati di Mars explorer mostravano picchi da 10-20 ppb. Confrontate tra loro i due numeri. Come vedete, sono profondamente diversi tra loro. Questo non deve portarvi fuori strada. Come detto prima, sulla Terra ci sono, ad esempio, le mucche, su Marte vi aspettate di trovare al massimo qualche batterio.

E’ vero pero’ che Curiosity sta osservando una frazione molto ristretta della superficie marziana, il cratere Gale. Per quanto esteso, questo campione non e’ rappresentativo di tutto il pianeta. Questa e’ una riflessione ragionevole. Notiamo pero’ che se ci fossero forme di vita batteriche, queste si dovrebbero sparpagliare per tutto il pianeta, non solo in determinati punti specifici. Tra l’altro, il cratere Gale e’ stato scelto per le sue proprieta’, per la presenza in passato di corsi d’acqua, insomma se c’e’ vita, dovrebbe essere anche in questo punto.

Torniamo pero’ ai dati di Mars Explorer. Su questa mappa abbiamo visto dei rilasci molto localizzati di metano, non certo un’atmosfera uniforme. Bene, proprio questa particolarita’, ci porta a pensare che il rilascio potrebbe essere causato da altro, non necessariamente da forme di vita.

Come anticipato, sulla Terra il contributo maggiore al metano in atmosfera viene, in qualche modo, da forme di vita. Queste pero’ non sono le uniche sorgenti di questo gas. Esistono processi geologici in grado di produrre metano e scaricarlo in atmosfera. Si tratta, nel nostro caso, di contributi minori rispetto a quelli delle forme di vita, ma comunque presenti e conosciuti. Se su Marte non c’e’ vita, ci potrebbero pero’ essere fenomeni analoghi, e questo spiegherebbe anche la minor concentrazione di metano in atmosfera. Altra ipotesi possibile e’ che su Marte sia presente “olivina”, un minerale che a contatto con l’acqua produce un altro minerale detto “serpentina”. In questo processo viene emesso metano. Abbiamo prove di questo? Certo, l’olivina e’ molto abbondante su Marte sia in superificie che nel sottosuolo. Perche’ pero’ in punti localizzati? Semplice, perche’ in quei punti ci potrebbero essere ancora serbatoi di acqua che sono andati in contatto con il minerale rilasciando metano.

Altra ipotesi che si sta facendo strada in queste ore e’ che oggi non ci sia vita su Marte, ma che magari ci fosse stata in passato.

Possibile questo? Come abbiamo visto, il metano prodotto in qualche modo arriva in atmosfera. Poi? Se il metano rimanesse stabile per sempre, allora sulla Terra, per fare un esempio, la sua concentrazione in atmosfera dovrebbe aumentare linearmente grazie ai continui apporti dagli esseri viventi. In realta’, il metano ha un tempo di vita abbastanza lungo, ma a causa della radiazione proveniente dal sole, viene scisso formando altri gas. La vita media di una molecola di metano in atmosfera e’ intorno a 300-400 anni.

Attenzione, allora e’ possibile che in passato ci sia stata la vita su Marte ed ora non c’e’ piu’ e anche il metano prodotto e’ scomparso. Questo non e’ del tutto vero dal momento che un organismo vivente produce metano ma anche un organismo in decomposizione produce metano. Inoltre, organismi decomposti nel sottosuolo, formano giacimenti di olii che non sono stai assolutamente osservati su Marte, pensate anche solo alla formazione di petrolio.

Detto questo, Curiosity non ha trovato la quantita’ di metano che ci si aspettava. I valori precedenti osservati, come visto rilasci localizzati, possono essere dovuti a fenomeni di natura geologica, che nulla hanno a che fare con la vita.

E’ altresi’ vero che Curiosity ha fatto le sue misure su una superficie ridotta di Marte e inoltre che si e’ limitata a raccogliere campioni a sua portata, cioe’ fino ad 1 metro di altezza da Terra.

Fatte queste considerazioni, la matassa non e’ ancora sbrogliata del tutto. Fatte salve le misure degli anni precedenti e queste di Curiosity, ci deve essere un processo non biologico che ha prodotto metano in atmosfera. Mi sento quasi di escludere del tutto che i rilasci osservati siano di natura biologica, ma questa e’ una mia considerazione personale.

Come studiare il problema?

Semplice, sono gia’ in fase di studio nuove missioni per Marte. La missione Exomars prevede nel 2016 la messa in orbita intorno al pianeta rosso di un satelite per misurazioni dei gas e nel 2018 due nuovi rover in superficie. Questa missione e’ gestita sia dalla NASA che dalla nostra ESA. Oltre a questo, il contributo italiano a questa missione e’ davvero notevole sia dal punto di vista della ricerca che di componentistica realizzata dalle nostre aziende.

Missioni di questo tipo potrebbero aiutarci a capire meglio l’origine del metano e dare una risposta definitiva sulla presenza o meno di vita su Marte.

Ultimissima considerazione, dire non c’e’ metano e’ equivalente a dire non c’e’ vita? Assolutamente no. Anche qui sulla Terra conosciamo diverse forme batteriche che non producono questo gas nel loro metabolismo. Questo ci fa capire nuovamente che questa non e’ una condicio sine qua non. Anche avere tantissimo metano non significa necessariamente avere vita. Pensate, ad sempio, a Titano, satellite di Saturno. Qui l’atmosfera e’ pregna di metano, ci sono laghi di metano, precipitazioni di metano, eppure, a nessuno verrebbe in mente di cercare la vita su Titano.

Come vedete, il discorso e’ sempre aperto, e, al momento, non possiamo certo escludere o dare per certa una qualche forma di vita su Marte. Le ricerche future potranno aiutarci a meglio comprendere questi aspetti o magari anche solo a capire se in passato si possano essere sviluppate forme di vita su qualche pianeta del Sistema Solare.

 

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

11 settembre 2001: USA sotto attacco

23 Set

Dalla discussione avuta con un nostro caro lettore, mi e’ stato richiesto eplicitamente un articolo sugli attentati dell’11 settembre 2001. Ovviamente, non posso che essere lusingato di questa richiesta, che mi chiede di analizzare con lo stile di questo blog, uno dei fatti piu’ cruenti e significativi degli ultimi anni.

Come sapete bene, proprio da questi fatti, molti analisti fanno iniziare la crisi economica, l’inizio di quella che potrebbe essere considerata una guerra tra Occidente e Islam ma anche un cambio di coscienza globale di una civilta’ che da un giorno all’altra si e’ trovata nell’era moderna. Queste considerazioni, non vengono fatte solo a scopo introduttivo. A mio avviso, questi fattori entrano prepotentemente nell’analisi che viene richiesta per poter inquadrare al meglio i fatti nello specifico.

Trattare il tema dell’11 settembre non e’ di per se facile. Per diversi giorni ho studiato materiale, letto interviste, visionato filmati. Come sapete bene, la rete e’ strapiena di cospirazioni pensate, o anche immaginate, riguardo a questi attentati. Ovviamente, sarebbe impossibile trattarle tutte e con elevato dettaglio. Di questo mi scuso da subito. Sono consapevole che questo articolo potrebbe scatenare una pletora di commenti, forse neanche troppo soft, di qualcuno che crede fortemente che quanto accaduta sia una grande montatura.

Proprio partendo da queste osservazioni, vorrei sottolineare una cosa. Molte teorie affondano le loro radici sul fatto che i servizi segreti sapessero in anticipo degli attentati, discutono del perche’ i caccia siano partiti troppo presto o troppo tardi dalle basi militari, del perche’ il presidente fosse rimasto cosi’ tanto tempo nella famosa scuola elementare invece di correre sul luogo dell’attentato. Se sperate di avere risposte a queste domande, vi dico subito che queste non verranno trattate e non sono materia di questo blog. Perche’? Noi siamo qui per parlare di scienza e per analizzare i complotti e le catastrofi che vengono annunciate. Fate attenzione, ho detto “analizzare”, non “smentire”. Questa e’ la sottile differenza che ci distingue da coloro che sostengono i complotti per partito preso, ma anche da coloro che cercano in tutti i modi di smontarli senza cognizione di causa. Dal nostro punto di vista, cerchiamo sempre di non partire prevenuti, ma di rimanere aperti ad ogni risultato il nostro ragionamento potrebbe raggiungere. In fondo la scienza ci insegna questo, un risultato non e’ bello o brutto a seconda che ci faccia comodo o no, e’ un risultato che deve essere sostenuto da ipotesi oggettive.

Bene, quello che dunque vogliamo analizzare in questo post e’ il discorso della caduta delle torri gemelle, anche dette WTC1 e WTC2, dell’ulteriore edificio caduto a 200 metri dalle torri, il WTC7 e dell’aereo arrivato sul Pentagono.

Come sapete bene, anche perche’ molti hanno fatto fortuna parlando di queste ipotesi, i complottisti sostengono che sia fisicamente impossibile che i due edifici principali del World Trade Center siano caduti per l’impatto degli aerei o per gli incendi sviluppati all’interno. Secondo queste teorie, il dirottamento degli aerei sarebbe stata solo una farsa creata ad hoc. In realta’, le torri sarebbero cadute perche’ precedentemente minate con esplosivo o peggio ancora con termite, una sostanza in grado di sviluppare altissime temperature con un innesco a bassa temperatura. Le prove di questo sarebbero date dalla dinmica del crollo delle torri, perfettamente compatibili con una distruzione pianificata, esattamente quella che viene fatta da esperti per buttare giu’ un palazzo. Altra teoria alternativa che sta riscuotendo sempre piu’ successo in rete, e’ quella di un ordigno nucleare fatto esplodere nel sottosuolo e che avrebbe provocato la caduta delle torri per un cedimento delle fondamenta.

Prima di analizzare il crollo delle torri, vorrei fare qualche ragionamento. Per prima cosa, tutti questi scenari si basano sul fatto che il dirottamento sarebbe stato una farsa. Ma allora la domanda e’: perche’ e’ stato fatto? Nelle innumerevoli ipotesi, non ho mai letto questa risposta. Se le torri fossero state minate o se fossero cadute per l’esplosione di una bomba atomica, perche’ dirottare gli aerei e lanciarli contro uno dei simboli degli USA? Come sapete, stiamo parlando di un attentato terroristico dunque, per sua stessa definizione, volto a creare “terrore” nelle persone. La strategia di questi gruppi non e’ tanto quella di fare migliaia di vittime, quanto quella di dimostrare di poter colpire dove e quando vogliono. Perche’ dico questo? Una delle ipotesi, con o senza esplosivo, e’ che tutto sia stato organizzato dagli USA stessi, cioe’ che quello delle torri gemelle sia stato un auto-attacco. Perche’? Semplice, almeno a quello che dicono i complottisti, questo avrebbe offerto le condizioni per far partire le diverse campagne contro l’Islam, per far crollare regimi totalitari, per impadronirsi del petrolio o di altre risorse, per controllare i paesi orientali, ecc.

E’ credibile questo? Personalmente spero di no, ma l’analisi di queste considerazioni, come anticipato, non rientra negli scopi di questo articolo. Qui vogliamo solo analizzare gli attentati e capire se e’ possibile che ci sia qualcosa sotto non dichiarato. Poi se volete possiamo parlare del fatto che gli USA non siano un governo trasparente sotto molti aspetti, ma anche qui vi farei notare che nessuno stato lo e’ su determinate questioni, tantomeno l’Italia. Ci sono tantissimi fatti della nostra storia su cui c’e’ ancora un’aura di mistero e di possibile complotto. Non meravigliamoci di questo. Certo, da qui a parlare di auto-attentato ce ne passa.

Torniamo dunque all’attentato. Per prima cosa, vorrei escludere da subito, e chiunque dotato di buon senso dovrebbe farlo altrettanto velocemente, l’ipotesi ordigno nucleare sotterraneo. Perche’? Per prima cosa, un’esplosione nucleare produce radiazioni. E’ vero che si parla di esplosione sotterranea ma chi ce l’ha messa? Come? Possibile che non ci sia stata nessuna fuga di radiazioni?

Se queste considerazioni non vi bastano ve ne dico una definitiva. Se il tutto fosse provocato da un’eplosione sotterranea, sarebbero state colpite prima di tutto le fondamenta delle torri e, di conseguenza, il cedimento sarebbe stato dal basso. Come tutti sanno, con le immagini di quegli attimi ben presenti nelle nostre menti, la caduta e’ iniziata dall’alto, cioe’ da dove sono arrivati gli aerei.

Questo esclude subito l’ipotesi ordigno nucleare.

Bene, passiamo ora all’altra importante teoria complottista: le torri sono state progettate per resistere all’urto di un aereo di linea per cui non potevano crollare. Quelle che hanno provocato il cedimento sono state cariche piazzate in diversi piani e che hanno provocato quella che si chiama una distruzione pianificata.

Prima considerazione, come avrebbero fatto a mettere tutte queste cariche? Con un edificio del genere, le cariche avrebbero dovuto essere in molti piani, in punti diversi ed in zone di normale passaggio di persone. Chi avrebbe avuto la possibilita’ di mettere queste cariche? Come sapete, le torri erano sede di moltissimi uffici ed erano frequentate nell’arco di quasi tutta la giornata. Ah certo, quasi dimenticavo, se l’attentato e’ stato fatto dagli USA, non avevano certo problemi nel piazzare ordigni ed entrare senza destare sospetto.

Considerazione interessante. Vi faccio pero’ riflettere su un’altra cosa, perche’ allora gli aerei? Avete imbottito le torri di esplosivo per farle crollare, perche’ dirottare degli aerei da lanciare contro le torri? Per aumentare l’affetto scenico? L’ipotesi non regge tanto. Inoltre, come avete visto dai video dei crolli, il cedimento e’ iniziato proprio nei piani sopra il punto di impatto, possibile che le cariche siano state fatte brillare nell’esatta sequenza, dall’alto verso il basso, e che i dirottatori abbiano centrato esattamente il punto che avevate concordato in precedenza? Personalmente, credo che si stia passando dal complottismo alla fantascienza.

Qual e’ l’altra motivazione che spinge a pensare che l’attaco sia stato auto-pianificato? Il piano era talmente tanto perfetto e l’esecuzione talmente impeccabile che l’organizzazione poteva solo essere fatta da un governo preparato e interno al paese, dunque gli USA stessi.

Facciamo una considerazione abbastanza meschina, soprattutto se pensiamo ai 3000 morti dell’11 settembre. Gli attentati sono stati perfetti? Assolutamente falso. Vi spiego il perche’. Avete dirottato 4 aerei, due sono andati a segno sulle torri, uno ha fatto danni marginali al pentagono e uno non e’ nemmeno arrivato a destinazione. Siete arrivati contro le torri in un orario sbagliato. Come sapete, gli attentati sono accaduti nelle prime ore della mattinata, quando le torri non erano ancora completamente piene. Se vogliamo essere sadici, un attentato ben riuscito avrebbe scelto un orario diverso, anche solo un paio di ore dopo. Inoltre, avete colpito le torri in punti molto alti. Questo ha consentito alle persone dei piani inferiori, in larga parte, di mettersi in salvo. Tra l’altro uno degli aerei e’ arrivato completamente storto all’impatto colpendo uno spigolo della torre. E’ un piano perfetto? Direi proprio di no. Dunque, anche questa ipotesi secondo me regge poco.

Detto questo, passiamo alla dinamica del crollo.

Secondo l’ipotesi complottista, il cedimento sarebbe stato causato da cariche opportunamente piazzate come in una demolizione controllata. Le prove? Prima di tutto, la caduta perfettamente verticale delle torri, secondo ampi sbuffi di fumo e detriti che uscivano dagli edifici negli istanti precedenti il crollo. Questi sarebbero gli inequivocabili segni dovuti all’esplosione delle cariche.

Perche’ vengono fatte queste ipotesi? Come detto, le torri erano progettate per resistere all’urto di un aereo di linea. Gli incendi sviluppati all’interno degli uffici non potevano di certo raggiungere la temperatura di fusione dell’acciaio delle strutture. Se queste sono venute giu’ e’ perche’ e’ stata usata termite, in grado di raggiungere le temperature di fusione dell’acciaio, o perche’ sono stati causati cedimenti strutturali lungo tutta l’altezza delle torri.

Bene, analizziamo queste considerazioni.

Per prima cosa, gli edifici erano in grado di resistere all’impatto di un aereo, come giustamente ricordato anche dall’ideatore delle Torri Gemelle. Le simulazioni fatte al tempo prevedevano pero’ aerei piu’ piccoli rispetto a quelli utilizzati nel 2001 e, soprattutto, scarichi di carburante. Perche’ questo? Semplice, nei calcoli si era presa in considerazione l’ipotesi in cui un velivolo in fase di atterraggio a New York, dunque con poco carburante, a causa della nebbia finisse contro gli edifici. La dinamica dell’attentato del 2001 e’ completamente diversa con aerei decollati da poco tempo e con serbatoi carichi, anche se non pieni, di kerosene.

Cosa e’ successo nell’impatto? Gli aerei sono penetrati all’iinterno degli edifici. A causa dell’urto, il kerosene dei serbatoi si e’ incendiato provocando la fiammata iniziale che tutti ricorderete.

Ingresso dell'aereo in una delle due torri

Ingresso dell’aereo in una delle due torri

Le fiamme hanno ovviamente provocato il divamparsi di incendi in tutti i piani interessati dall’urto. Vi ricordo che le torri erano sede di molti uffici per cui erano piene di carta, arredi d’ufficio, pc, tutte cose facilmente infiammabili.

Bene, abbiamo l’urto, abbiamo l’incendio, ma le torri sono ancora in piedi. Dunque? Perche’ solo a distanza di decine di minuti si e’ avuto il crollo delle torri, e per di piu’ la seconda colpita e’ caduta per prima?

Le risposte a quete domande sono quelle che segnano il confine tra complotto e spiegazione logica.

Andiamo con ordine.

Come sono fatte le torri?

Su diversi siti, non necessariamente di complottisti, ho letto molte cose inesatte sulla struttura delle torri. Capire questo punto e’ la chiave di interpretazione dei fatti.

La struttura delle torri e’ fatta da una serie di colonne perimetrali che corrono tutt’intorno gli edifici e da una parte di colonne centrali che costituiscono il core:

Struttura con travi di acciaio delle Torri

Struttura con travi di acciaio delle Torri

Abbiamo dunque una struttura portante di colonne d’acciaio, molto solida, ma sufficientemente elastica da resistere non solo ad attentati, ma anche a condizioni naturali e normali di utilizzo. Pensate ad esempio ad una scossa di terremoto che fa vibrare tutta la struttura o anche solo al vento in grado di sollecitare fortemente una struttura alta piu’ di 400 metri.

Come sono legate le due serie di colonne? Ovviamente con dei solai. Anche in questo caso, e’ stato utilizzato acciaio, per creare una struttura legata in questo modo:

Solai in acciaio

Solai in acciaio

Sui solai sono disposti i pavimenti dei vari piani costituiti da lastre di cemento.

Molte delle ipotesi complottiste partono dal fatto che per far crollare una struttura di questo tipo, e’ necessario far fondere completamente l’acciaio. Per ottenere questo risultato, si devono raggiungere temperature superiori ai 1500 gradi, cosa impossibile bruciando kerosene. Tra l’altro, le colonne di fumo nero che ricorderete intorno alle torri, sono sinonimo di cattiva combustione dunque di temperatura non troppo alta. Secondo alcuni, nel calcolo delle temperature, tra l’altro sulla rete ho letto degli strafalcioni incredibili di termodinamica senza distinguere temperatura e calore, mancherebbe l’apporto dei mobili e della carta. Anche in questo caso pero’, viene giustamente fatto notare che non si riesce a raggiungere la temperatura di fusione dell’acciaio.

Vero anche questo. Ma perche’ si dovrebbe far fondere l’acciaio? Premesso che per la fusione servono le temperature di cui abbiamo parlato, gia’ a 500 gradi l’acciaio lascia la sua fase elastica per arrivare a quella plastica. In queste condizioni, il materiale e’ molto morbido e presenta dunque una resistenza strutturale molto minore, anche del 90% inferiore, rispetto alle condizioni ambientali. Perche’ facciamo notare questo? Un materiale in queste condizioni, inficia in modo preponderante la resistenza della struttura.

Secondo i complottisti, la caduta degli edifici sarebbe stata perfettamente verticale, come in una demolizione studiata. Su questo punto, non c’e’ neanche da discutere. Per prima cosa, vi mostro una foto aerea della zona:

Detriti dovuti al crollo in tutta l'area del World Trade Center

Detriti dovuti al crollo in tutta l’area del World Trade Center

Come vedete, i residui dei crolli sono ovunque. Torneremo su questo punto, discutendo la caduta del WTC7.

Inoltre, e’ evidente dalle prove fotografiche che la caduta degli edifici non e’ stata assolutamente verticale. La parte di torre superiore al punto di ingresso degli aerei, si e’ staccata con un’angolazione molto pronunciata, circa 30 gradi per una torre e 15 per l’altra. Ecco una foto molto esplicativa:

Crollo inclinato della parte alta della torre

Crollo inclinato della parte alta della torre

Vedete quanto e’ inclinata la parte superiore? Non credo che, alla luce di questo, si possa parlare di caduta verticale.

Perche’ sono cadute le torri?

Come detto, gli edifici erano pensati per resistere all’impatto di un aereo, anche se scarico di carburante e di dimensioni minori di quelli dirottati. Nonostante questo, le torri hanno resistito all’impatto, infatti non sono cadute subito a causa dell’urto. La stessa cosa si puo’ dire per l’incendio. Gli edifici erano pensati per resistere 2 ore ad un incendo completo. Eppure sono cadute. Perche’?

Quello che spesso non viene considerato e’ il fattore combinato incendio-impatto.

Vi faccio un esempio molto semplice. Prendete una lattina di bibita da 33 cl. Quella lattina e’ fatta da un sottilissimo foglio di alluminio, ma ha una resistenza a compressione elevatissima. E’ in grado di reggere tranquillamente il peso di una persona. Se pero’ la schiacciate leggermente da un lato, basta una minima pressione per accartocciarla. Bene, quello che e’ successo alle torri e’ del tutto analogo all’esempio della lattina. L’ingresso dell’aereo ha provocato danni ad alcuni dei pilastri perimetrali, questo ovviamente compromette la stabilita’ della struttura, ma non del tutto. Il seguente incendio che si e’ sviluppato, ha portato non la liquefazione dell’acciaio, ma un suo ammorbidimento. Questo ovviamente in tutti quei piani interessati dall’urto. Inoltre, il calore ha modificato pesantemente la resistenza meccanica delle travi utilizzate per i solai. In questo caso, le travi si sono ritirate, a causa della minore resistenza meccanica, tirando le travi perimetrali verso quelle del core centrale.

In questa foto si vede un dettaglio della parte interessata dall’incendio ed in cui e’ chiaramente visibile l’avvicinamento della parete laterale verso l’interno:

Dettaglio dell'incendio con parete che rientra

Dettaglio dell’incendio con parete che rientra

Come detto, questo e’ sintomatico del cedimento meccanico delle travi dei solai.

A questo punto, avete una struttura molto debole in diverse parti. Dopo decine di minuti di incendio, la parte alta, tagliata sotto dall’ingresso dell’aereo, cede sotto il suo peso premendo sulla parte inferiore della torre. Una struttura meccanica gravemente compromessa come quella in esame ad un certo punto non riesce piu’ a resitere al peso e cede su se stessa.

E ‘ dimostrabile questo? Assolutamente si. Sono stati pubblicati diversi articoli con simulazioni FEM, tra l’altro su riviste internazionali, che hanno dimostrato come la caduta delle torri sia perfettamente compatibile, nei tempi e nei modi, con quella dell’attentato avvenuto. Uno di questi e’ scaricabile da questo link:

Usmani

Tra l’altro, proprio a causa del cedimento improvviso sotto il peso, la caduta delle torri e’ risultata quasi istantanea come un corpo in caduta libera. Questo perche’ i piani inferiori che via via venivano interessati, venivano schiacciati da un peso sempre crescente.

Altra considerazione importante, possibile che la torre sia caduta istantaneamente tutta insieme, polverizzando tutto? Anche queste considerazioni sono del tutto false. Prima cosa, come anticipato, la caduta non e’ stata verticale ma i detriti hanno interessato una vasta zona del World Trade Center. Inoltre, non e’ assolutamente vero che si e’ polverizzato tutto. Ci sono diverse prove come questo video:

Video, frammenti

che mostrano la caduta di detriti molto grandi, molto pesanti e soprattutto interi verso il basso.

Altra cosa rimasta in sospeso, cosa dire degli sbuffi che si vedevano durante il crollo delle torri? Per farvi capire meglio, i sostenitori del complotto si riferiscono ad esempi come questo:

Sbuffi di materiale interpretati come detonazioni

Sbuffi di materiale interpretati come detonazioni

Secondo alcuni, questa sarebbe la prova dell’esplosione di alcune bombe lungo la torre. Niente di piu’ falso. Come potete facilmente immaginare, si tratta soltanto dell’aria interna agli edifici che viene compressa per schiacciamento durante la caduta e che riesce a frantumare i vetri esterni. Allo stesso modo, le presunte esplosioni che vengono raccontate da alcuni testimoni durante il crollo, altro non sono che il rumore dei vetri che andavano in frantumi o anche quello delle lastre di cemento che costituivano i pavimenti dei piani. Come detto, a causa della variazione di tenuta dei pilastri del solaio, i pavimenti non possono far altro che cedere e precipitare verso i piani inferiori.

Detto questo, non credo ci dovrebbero essere dubbi sul fatto che la caduta delle torri e’ stata provocata dalla combinazione dell’impatto dell’aereo e dell’incendio che si e’ sviluppato. Come visto, non solo questo e’ documentabile dalle molte prove fotografiche di quel tremendo giorno, ma ci sono anche numerosi articoli a sostegno che dimostrano la veridicita’ delle ipotesi. Solo questi, e il fatto che la dinamica del crollo sia simulabile, dovrebbero smentire tutte quelle voci che cercano evidenze di qualcosa di diverso nel crollo del WTC1 e 2.

Detto questo, passiamo invece all’altro grande mistero di quel giorno, il crollo del WTC7. Per chi non ne fosse a conoscenza, l’area del World Trade Centrer, era composta da diversi edifici, di altezze diverse. L’11 settembre 2001, oltre alle due torri, cadde anche un altro edificio, appunto detto WTC7, che non venne assolutamente colpito da niente. Perche’ e’ importante questo fatto nelle teorie complottiste? Semplice, il fatto che questo sia caduto senza essere stato colpito, indica chiaramente che gli edifici della zona fossero stati minati precedentemente. Evidenza che sosterrebbe le ipotesi viste prima. Tra l’altro, come evidenziato dai complottisti, il WTC7 non puo’ essere stato colpito da detriti per due buone ragioni. La prima e’ che si trova a circa 200 metri dalla torre piu’ vicina e tra i due vi era un altro edificio, chiamato WTC6, che lo proteggeva completamente e che non e’ andato distrutto dopo il crollo della torre. Il secondo motivo e’ ancora piu’ semplice, dal momento che si e’ trattato di un crollo studiato e verticale e in cui i detriti sono stati polverizzati, niente sarebbe potuto cadere cosi’ lontano.

A questa seconda ipotesi abbiamo gia’ abbondantemente risposto, mostrando come i detriti ci sono, anche di notevole dimensione, e dimostrando come la caduta non sia stata verticale. Questa osservazione e’ dunque da scartare a priori.

Resta pero’ l’altra ipotesi. Tra la torre che crolla e il WTC7 c’e’ un altro edificio che non crolla. Come e’ possibile? Inoltre, il WTC7 e’ caduto dopo diverse ore dalle torri, altro aspetto inspiegabile. Per chi non lo sapesse, anche in questo caso, parliamo di un edificio di 47 piani con struttura in acciaio, dunque non un castello di carte che cade da solo per opera del vento.

Per capire questo crollo, e’ necessario vedere la planimetria del World Trade Center, quando ancora esisteva:

Mappa degli edifici del World Trade Center

Mappa degli edifici del World Trade Center

Come vedete, effettivamente il WTC7 e’ completamente protetto dal WTC6 che impedisce a qualsiasi detrito di danneggiare l’edificio.

Spesso pero’, quelli che pensano i complotti, dimenticano che le spiegazioni piu’ semplici sono quelle che andrebbero considerate per prime. Siamo a New York, Stati Uniti di America, dove si costruiscono grattacieli con altezze completamente diverse. Invece di fermarci alla planimetria, vediamo un prospetto della zona con le altezze in scala degli edifici:

Modello 3D degli edifici del World Trade Center

Modello 3D degli edifici del World Trade Center

Notato niente? Guardate quanto e’ alto il WTC7 rispetto al WTC6 che si trova di fronte. Praticamente questo edificio vede benissimo la torre di fronte ed e’ completamente esposto alla caduta dei detriti.

Cosa e’ successo precisamente l’11 settembre 2001?

Durante la caduta della torre piu’ vicina, il WTC7 ha subito alcuni danni strutturali, come riportato in questa foto:

Dettaglio del WTC7 dopo il crollo della torre piu' vicina

Dettaglio del WTC7 dopo il crollo della torre piu’ vicina

Come si vede, e come indicato enlla foto stessa utilizzata nei rapporti ufficiali, il WTC7 ha subito, durante il crollo della torre, danni evidenti ai piani alti. Sempre a causa della caduta di detriti, sono divampati anche incendi all’interno dell’edificio.

E’ strano questo?

Assolutamente no, come ricorderete bene, ci sono stati numerosissimi casi di incendi a terra a causa di detriti in fiamme caduti dalle torri. Uno di questi ha colpito il WTC7 in cui sono divampati incendi.

Allora, anche qui abbiamo un edificio danneggiato, anche se lievemente, ed un incendio in corso. Poi? Quello che e’ successo e’ evidente, l’edificio e’ stato lasciato crollare. Perche’? Ovviamente, tutti gli occupanti erano stati fatti evacuare. I pompieri erano in notevole difficolta’ per tenere sotto controllo le torri. Abbiamo un edifico vuoto, danneggiato e che brucia. Inoltre, per lungo tempo c’e’ stata mancanza di acqua per cui, anche volendo, i pompieri non hanno avuto modo di domare l’incendio all’interno del WTC7. Detto questo, l’edificio e’ stato lasciato al suo destino. In questo caso, come anticipato, ci e’ voluto molto piu’ tempo affinche’ il WTC7 crollasse e infatti, e su questo sono tutti d’accordo, il crollo e’ avvenuto solo nel pomeriggio inoltrato ora di New York.

Dunque, anche per il WTC7 esiste una spiegazione razionale ottenuta dall’analisi condotta fino a questo punto.

Resta da analizzare l’aereo che e’ arrivato contro il pentangono. In questo caso, le teorie complottiste parlano di una manovra impossibile da fare per un aereo di linea dal momento che il punto di impatto e’ tra il piano terra e il primo piano, dunque troppo vicino al terreno, che il carello si sarebbe abbassato da solo sotto una certa quota, ma soprattutto che un velivolo cosi’ basso avrebbe necessariamente fatto danni attraversando la vicina autostrada. Secondo queste ipotesi, in questo caso non si e’ nemmeno trattato di un aereo, bensi’ di un missile cruise. Questo avvalora l’ipotesi secondo la quale non si e’ trattato di un attentato ma di un auto attacco da parte del governo per permettere le future politiche in medio Oriente.

Prima cosa, molte delle foto che trovate in rete e che parlano di foro troppo piccolo e incompatibile con quello che lascerebbe un aereo sono false. Quelle reali, dimenticano di considerare che molte delle parti dell’aereo sono in realta’ estremamente leggere e dunque dotate di potere di penetrazione molto basso, soprattutto se rapportate con una struttura di cemento armato rinforzato come quella del pentagono. Detto questo, mi sento di escludere subito l’ipotesi missile.

Restano pero’ le altre supposizioni. Prima di tutto, e’ assolutamente falso dire che i carrelli degli aerei si abbassano da soli. Inoltre, non mi sembra che sia cosi’ impossibile centrare il bersaglio. Come giustamente fatto notare nelle controipotesi, ogni giorno tutti gli aerei centrano il bersaglio rappresentato dalla pista di atterraggio. Ci sono tantissimi aereoporti in cui le piste sono in posizioni davvero scomode, vicino al mare, deitro le montagne, ecc. Condizioni che devono essere studiate molto bene, ma che vengono eseguite senza problemi.

Inoltre, non e’ affatto vero che il volo radente dell’aereo non e’ passato sulla vicina autostrada. Vi mostro una foto:

Palo divelto sull'autostrada di fronte al pentagono

Palo divelto sull’autostrada di fronte al pentagono

Come vedete, questi sono i piloni dell’illuminazione dell’autostrada che sono stati abbattutti dal passaggio dell’aereo. Questa ipotesi viene utilizzata per mostrare l’incompatibilita’ della traiettoria seguita. Se l’aereo non ha toccato l’autostrada, come ha fatto a volare poi rasoterra vicino al pentagono? Questo implicherebbe una manovra non possibile con un aereo di quelle dimensioni. Questa foto che ho mostrato, come tante altre che trovate in rete, mostrano l’esatto contrario. Al passaggio sull’autostrada, il volo dirottato era gia’ molto basso e puntava dritto contro il pentangono.

Riassumendo, i crolli delle torri gemelle e del WTC7 sono perfettamente compatibili con la versione ufficiale. Inoltre, le simulazioni FEM fatte sugli edifici per studiare la dinamica dell’impatto hanno dato risultati perfettamente compatibili con quelli visti in quel tragico giorno. Questo solo per mentire tutte quelle voci che vorrebbero l’attentato mediante aerei solo una messa in scena per distrarre dalle cariche piazzate all’interno dell’edificio. Come visto, il crollo del WTC7 e’ del tutto compatibile con la caduta dei detriti che hanno dapprima danneggiato l’edificio e poi fatto divampare l’incendio che ha bruciato per ore. Questo dimostra anche la non fondatezza delle ipotesi sulla caduta verticale o sulla demolizione programmata delle torri.

Per quanto riguarda il pentagono, come visto, la traiettoria seguita dall’aereo e’ perfettamente compatibile con quella pensata. Il velivolo ha volato in assetto quasi parallelo al terreno gia’ quando si trovava sopra la vicina autostrda. A riprova di questo, ci sono prove fotografiche che mostrano i pali dell’illuminazione divelti dal passaggio a bassa quota. Questo anche per escludere l’ipotesi quanto mai fantasiosa del missile cruise.

Ultima considerazione. Come detto all’inizio di questo lunghissimo articolo, il mio scopo era solo quello di analizzare i crolli e ragionare sulle tante ipotesi di complotto che si sono alimentate nel corso degli anni. Non voglio fare un trattato di economia e politica internazionale, ne tantomeno parlare di governo centrale degli Stati Uniti. Possiamo dire che gli attentatori erano pagati dal governo USA? Personalmente, credo di no, ma non sta a me dirlo ne tantomeno riuscire a dimostrarlo ragionando scientificamente.

Vorrei pero’ farvi riflettere su un’ultima cosa. A mio avviso, gli attentati dell’11 settembre 2001 hanno mostrato un paese non pronto ad attacchi di questo tipo. Molti fanno ipotesi complottiste ragionando sul fatto che i caccia non si siano alzati per abbattere gli aerei dirottati o che non ci fosse un adeguato sistema di controllo e difesa. Secondo me, il discorso non e’ neanche questo. Gli Stati Uniti, prima del 2001, erano abituati a combattere guerre fuori dai loro confini. Con l’attentato del World Trade Center hanno scoperto che il mondo globalizzato era in grado di portare la guerra anche dentro i loro confini. E’ facile pensare ad una potenza bellica perfetta finche’ questa non viene testata sul campo. Nel caso degli USA, fino a quel momento, il paese pensava di essere invincibile e immune da attacchi di questo tipo. Purtroppo, anche sotto questo aspetto, l’11 settembre 2001 ha segnato un momento di svolta epocale.

 

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

La luna si allontana dalla Terra?

13 Set

In una delle tante discussioni del forum:

Psicosi 2012, forum

e’ sorta la domanda: e’ vero che la Luna si sta allontanando dalla Terra? Se si, con che velocita’? E’ vero che questo meccanismo e’ inspiegabile dalla scienza?

Piu’ volte qui sul blog ci siamo fermati a parlare di Luna. Il perche’ di questo e’ facilmente comprensibile, data la sua vicinanza, la Luna ha da sempre rappresentato un laboratorio spaziale a portata di mano. A distanza di oltre 40 anni dal primo allunaggio, anche se le missioni di esplorazione sulla superficie sono ormai considerate inutili e troppo dispendiose, la Luna permette ancora importanti studi, primo tra tutti la verifica della teoria della relativita’ generale mediante misure di distanza.

Detto questo, le risposte alle domande poste inizialmente sono, in linea di principio, molto semplici: la Luna si sta allontanando dalla Terra, ma con una velocita’ bassissima. Questo meccanismo, come vederemo a breve, non solo e’ comprensibile scientificamente, ma e’ anche dimostrabile utilizzando le semplici leggi della fisica classica.

A questo punto, come nostra abitudine, non ci resta che verificare queste affermazioni, chiamando proprio in causa la scienza.

Come ricorderete, in questo articolo:

Le forze di marea

abbiamo visto come l’attrazione mutua tra Terra e Luna sia la repsonsabile dei movimenti delle acque, cioe’ delle cosiddette maree. Bene, proprio in questo effetto possiamo trovare la chiave per spiegare anche questa nuova domanda.

Ragioniamo insieme, se la Luna, mediante la sua attrazione, provoca l’alta marea, questo sisgnifica che sulla Terra, nella direzione rivolta verso la Luna, si formera’ una protuberanza. Ovviamente questo effetto, a causa della minore resistenza meccanica, e’ molto marcato sulle acque.

Bene, ora pero’, dobbiamo tener conto del moto dei due corpi. Mentre la Terra impiega 24 ore per girare intorno al suo asse, la Luna gira intorno alla Terra in 28 giorni. Questo significa che la velocita’ della Terra e’ maggiore di quella della Luna. In questo caso, la protuberanza sulla Terra dovuta all’attrazione si trovera’ piu’ avanti della linea immaginaria che unisce Terra e Luna. Detto in altri termini, la Luna provoca la protuberanza ma, a causa della minor velocita’, si trovera’ sempre ad inseguire questa protuberanza.

La situazione e’ facilmente illustrata da questa immagine:

Protuberanza sulla Terra dovuta all'attrazione lunare

Protuberanza sulla Terra dovuta all’attrazione lunare

Benissimo, ora ragioniamo sempre in termini di attrazione gravitazionale. Questa protuberanza sulla Terra esercitera’ a sua volta un’attrazione sulla Luna. Questa componente della forza, fate sempre riferimento alla figura precedente, tendera’ a tirare in avanti la Luna. Cosa significa? A causa della protuberanza, e’ come se la Luna venisse trascinata in avanti con una conseguente accelerazione.

Cosa c’entra l’accelerazione con la distanza?

Per poter rispondere a questa domanda, dobbiamo chiamare in causa le leggi di Keplero. Come sapete, queste leggi, che possiamo definire puramente meccaniche, descrivono il moto dei pianeti dal punto di vista gravitazionale, prevedendo i parametri di rotazione e di orbita dei corpi.

Per le leggi di Keplero, se la velocita’ del satellite aumenta, allora deve aumentare il raggio della sua orbita, cioe’ il pianeta stesso tendera’ ad allontanarsi durante il moto. Detto in altri termini, a causa della sua stessa attrazione, che provoca effetti di marea, la Luna tende ad allontanarsi dalla Terra.

Di quanto si allontana?

Se state pensando che da un giorno all’altro la Luna si perdera’ nello spazio, siete fuori strada. Ad oggi, l’allontanamento della Luna dalla Terra e’ di circa 4 cm all’anno. Questo significa che ci vorranno milioni di anni prima di perdere il nostro satellite.

Prima di concludere, vorrei aprire due parentesi. La prima e’: come misuriamo l’allontanamento della Luna? La risposta la sappiamo gia’, mediante il cosiddetto Lunar Laser Ranging, cioe’ si spara da Terra un laser sulla Luna, si aspetta che la luce torni indietro e, misurando il tempo, si ricava la distanza. Questo e’ possibile grazie alla matrice di specchi montata sulla Luna dalle missioni Apollo.

Di questo abbiamo parlato in questo post:

Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

Vi ricordo che questa e’ una prova diretta del fatto che siamo stati sulla Luna. Se non ci fossero le matrici di CCR, misure di questo tipo, che vengono condotte anche in laboratori italiani, non sarebbero possibili. Questo giusto per smontare l’assurda teoria complottista dell’allunaggio.

Altra parentesi e’ invece: cosa comporta la presenza della Luna? La risposta in questo caso e’ molto complessa perche’ riguarda tantissimi aspetti legati al nostro pianeta. Prima di tutto, la presenza della Luna, cioe’ la formazione di un sistema legato gravitazionalmente con la Terra, riesce a stabilizzare le oscillazioni del nostro asse. Come potete facilmente immaginare, questo stabilizza la durata della stagioni, la durata del giorno e, dunque, il clima del nostro pianeta che, senza Luna, sarebbe stato molto diverso e, forse, inadatto ad ospitare la vita. Inoltre, la rotazione della Terra intorno al proprio asse e’ determinata dalla presenza della Luna. Questo consente di avere una durata del giorno, e dunque dell’alternanza sole-buio, come quella che vediamo, cioe’ in grado di assicurare escursioni termiche non troppo elevate.

Per ultimo, l’effetto indiretto della Luna, cioe’ le maree, permettono un rimescolamento delle acque molto importante per il nostro ecosistema. Secondo alcune teorie, senza questi meccanismi, sarebbe stato molto difficile formare la vita sulla Terra.

Come vedete, oltre ad ispirare poesie e romanticismo, e serve anche questo, la Luna ha un importante influenza sulla Terra sia dal punto di vista orbitale che dell’ecosistema a cui anche noi apparteniamo.

 

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

I buchi neri che … evaporano

16 Ago

Uno degli aspetti che da sempre fa discutere e creare complottismi su LHC, e’ di sicuro la possibilita’ di creare mini buchi neri. Questa teoria nasce prendendo in considerazione le alte energie in gioco all’interno del collissore del CERN e la possibilita’ che nello scontro quark-quark possa venire a crearsi una singolarita’ simile a quella dei buchi neri.

Se avete perso i precedenti articoli, di LHC abbiamo parlato in questi post:

2012, fine del mondo e LHC

Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

Sia ben chiaro, la storia dei buchi neri non e’ la sola creata su LHC. Il CERN ogni giorno riceve lettere che chiedono la chiusura dell’esperimento per il pericolo che questo rappresenta per l’intera terra. Diverse volte il CERN e’ anche stato chiamato in giudizio a fronte di vere e proprie denuncie di pseudo scienziati che lo accusavano farneticando teorie senza capo ne’ coda. Come potete immaginare, tutte le volte le accuse sono state rigettate e non solo LHC il prossimo anno ripartira’, ma a gia’ fornito risultati fisici di prim’ordine.

Perche’ si discute tanto di buchi neri? Qui ognuno puo’ formulare la propria ipotesi. Io ho una mia idea. Parlare di buchi neri, e’ qualcosa che da sempre stimola la curiosita’ e il timore delle persone. Un buco nero e’ visto come qualcosa di misterioso che vive nel nostro universo con caratteristiche uniche nel suo genere: mangia tutto cio’ che gli capita a tiro senza far uscire nulla. L’idea di poter avere un mostro del genere qui sulla terra, scatena gli animi piu’ catastrofisti pensando a qualcosa che nel giro di qualche minuto sarebbe in grado di divorare Ginevra, la Svizzera, il mondo intero.

Come anticipato, LHC e’ ora in stato di fermo. Si sta lavorando incessantemente per migliorare i rivelatori che vi operano al fine di ottenere risultati sempre piu’ accurati e affidabili. Alla ripartenza, avendo ormai preso piu’ confidenza con la macchina, si pensa anche di poter aumentare l’energia del centro di massa, cioe’ quella a disposizione per creare nuove particelle, portandola da 7 a 10 TeV. Come e’ ovvio, questa notizia non poteva che riaccendere gli animi catastrofisti. Al momento non si e’ creato nessun buco nero perche’ l’energia era troppo bassa, gli scienziati stanno giocando con il fuoco e porteranno alla distruzione della Terra. Queste sono le argomentazioni che cominciate a leggere in rete e che non potranno che riaumentare avvicinandoci al momento della ripartenza.

Se anche dovesse formarsi un mini buco nero, perche’ gli scienziati sono tanto sicuri che non accadra’ nulla? Come sapete, si parla di evaporazione dei buchi neri. Una “strana” teoria formulata dal fisico inglese Stephen Hawking ma che, almeno da quello che leggete, non e’ mai stata verificata, si tratta solo di un’idea e andrebbe anche in conflitto con la meccanica quantistica e la relativita’. Queste sono le argomentazioni che leggete. Trovate uno straccio di articolo a sostegno? Assolutamente no, ma, leggendo queste notizie, il cosiddetto uomo di strada, non addetto ai lavori, potrebbe lasciarsi convincere che stiamo accendendo una miccia, pensando che forse si spegnera’ da sola.

Date queste premesse, credo sia il caso di affrontare il discorso dell’evaporazione dei buchi neri. Purtroppo, si tratta di teorie abbastanza complicate e che richiedono molti concetti fisici. Cercheremo di mantenere un profilo divulgativo al massimo, spesso con esempi forzati e astrazioni. Cio’ nonostante, parleremo chiaramente dello stato dell’arte, senza nascondere nulla ma solo mostrando risultati accertati.

Cominciamo proprio dalle basi parlando di buchi neri. La domanda principale che viene fatta e’ la seguente: se un buco nero non lascia sfuggire nulla dal suo interno, ne’ particelle ne’ radiazione, come potrebbe evaporare, cioe’ emettere qualcosa verso l’esterno? Questa e’ un’ottima domanda, e per rispondere dobbiamo capire meglio come e’ fatto un buco nero.

Secondo la teoria della relativita’, un buco nero sarebbe un oggetto estremamente denso e dotato di una gravita’ molto elevata. Questa intensa forza di richiamo non permette a nulla, nemmeno alla luce, di sfuggire al buco nero. Essendo pero’ un oggetto molto denso e compatto, questa forza e’ estremamente concentrata e localizzata. Immaginatelo un po’ come un buco molto profondo creato nello spazio tempo, cioe’ una sorta di inghiottitoio. La linea di confine tra la singolarita’ e l’esterno e’ quello che viene definito l’orizzonte degli eventi. Per capire questo concetto, immaginate l’orizzonte degli eventi come una cascata molto ripida che si apre lungo un torrente. Un pesce potra’ scendere e risalire il fiume senza problemi finche’ e’ lontano dalla cascata. In prossimita’ del confine, cioe’ dell’orizzonte degli eventi, la forza che lo trascina giu’ e’ talmente forte che il pesce non potra’ piu’ risalire e verra’ inghiottito.

Bene, questo e’ piu’ o meno il perche’ dal buco nero non esce nulla, nemmeno la luce. Dunque? Come possiamo dire che il buco nero evapora in queste condizioni?

La teoria dell’evaporazione, si basa sulle proprieta’ del vuoto. Come visto in questo articolo:

Se il vuoto non e’ vuoto

nella fisica, quello che immaginiamo come vuoto, e’ un continuo manifestarsi di coppie virtuali particella-antiparticella che vivono un tempo brevissimo e poi si riannichilano scomparendo. Come visto nell’articolo, non stiamo parlando di idee campate in aria, ma di teorie fisiche dimostrabili. L’effetto Casimir, dimostrato sperimentalmente e analizzato nell’articolo citato, e’ uno degli esempi.

Ora, anche in prossimita’ del buco nero si creeranno coppie di particelle e questo e’ altresi’ possibile quasi in prossimita’ dell’orizzonte degli eventi. Bene, ragioniamo su questo caso specifico. Qualora venisse creata una coppia di particelle virtuali molto vicino alla singolarita’, e’ possibile che una delle due particelle venga assorbita perche’ troppo vicina all’orizzonte degli eventi. In questo caso, la singola particella rimasta diviene, grazie al principio di indeterminazione di Heisenberg, una particella reale. Cosa succede al buco nero? Nei testi divulgativi spesso leggete che il buco nero assorbe una particella con energia negativa e dunque diminuisce la sua. Cosa significa energia negativa? Dal vuoto vengono create due particelle. Per forza di cose queste avranno sottratto un po’ di energia dal vuoto che dunque rimarra’ in deficit. Se ora una delle due particelle virtuali e’ persa, l’altra non puo’ che rimanere come particella reale. E il deficit chi lo paga? Ovviamente il buco nero, che e’ l’unico soggetto in zona in grado di pagare il debito. In soldoni dunque, e’ come se il buco nero assorbisse una particella di energia negativa e quindi diminuisse la sua. Cosa succede alla particella, ormai reale, rimasta? Questa, trovandosi oltre l’orizzonte degli eventi puo’ sfuggire sotto forma di radiazione. Questo processo e’ quello che si definisce evaporazione del buco nero.

Cosa non torna in questo ragionamento?

Il problema principale e’, come si dice in fisica, che questo processo violerebbe l’unitarieta’. Per le basi della meccanica quantistica, un qualunque sistema in evoluzione conserva sempre l’informazione circa lo stato inziale. Cosa significa? In ogni stato e’ sempre contenuta l’indicazione tramite la quale e’ possibile determinare con certezza lo stato precedente. Nel caso dei buchi neri che evaporano, ci troviamo una radiazione termica povera di informazione, creata dal vuoto, e che quindi non porta informazione.

Proprio da questa assunzione nascono le teorie che potete leggere in giro circa il fatto che l’evaporazione non sarebbe in accordo con la meccanica quantistica. Queste argomentazioni, hanno fatto discutere anche i fisici per lungo tempo, cioe’ da quando Hawking ha proposto la teoria. Sia ben chiaro, la cosa non dovrebbe sorprendere. Parlando di buchi neri, stiamo ragionando su oggetti molto complicati e per i quali potrebbero valere  leggi modificate rispetto a quelle che conosciamo.

Nonostante questo, ad oggi, la soluzione al problema e’ stata almeno “indicata”. Nel campo della fisica, si racconta anche di una famosa scommessa tra Hawking e Preskill, un altro fisico teorico del Caltech. Hawking sosteneva che la sua teoria fosse giusta e che i buchi neri violassero l’unitarieta’, mentre Perskill era un fervido sostenitore della inviolabilita dei principi primi della meccanica quantistica.

La soluzione del rebus e’ stata indicata, anche se ancora non confermata, come vedremo in seguito, chiamando in causa le cosiddette teorie di nuova fisica. Come sapete, la teoria candidata a risolvere il problema della quantizzazione della gravita’ e’ quella delle stringhe, compatibile anche con quella delle brane. Secondo questi assunti, le particelle elementari non sarebbero puntiformi ma oggetti con un’estensione spaziale noti appunto come stringhe. In questo caso, il buco nero non sarebbe piu’ una singolarita’ puntiforme, ma avrebbe un’estensione interna molto piu’ complessa. Questa estensione permette pero’ all’informazione di uscire, facendo conservare l’unitarieta’. Detto in altri termini, togliendo la singolarita’, nel momento in cui il buco nero evapora, questo fornisce ancora un’indicazione sul suo stato precedente.

Lo studio dei buchi neri all’interno della teoria delle stringhe ha portato al cosiddetto principio olografico, secondo il quale la gravita’ sarebbe una manifestazione di una teoria quantistica che vive in un numero minore di dimensioni. Esattamente come avviene in un ologramma. Come sapete, guardando un ologramma, riuscite a percepire un oggetto tridimensionale ma che in realta’ e’ dato da un immagine a 2 sole dimensioni. Bene, la gravita’ funzionerebbe in questo modo: la vera forza e’ una teoria quantistica che vive in un numero ridotto di dimensioni, manifestabili, tra l’altro, all’interno del buco nero. All’esterno, con un numero di dimensioni maggiori, questa teoria ci apparirebbe come quella che chiamiamo gravita’. Il principio non e’ assolutamente campato in aria e permetterebbe anche di unificare agevolmente la gravita’ alle altre forze fondamentali, separate dopo il big bang man mano che l’universo si raffreddava.

Seguendo il ragionamento, capite bene il punto in cui siamo arrivati. Concepire i buchi neri in questo modo non violerebbe assolutamente nessun principio primo della fisica. Con un colpo solo si e’ riusciti a mettere insieme: la meccanica quantistica, la relativita’ generale, il principio di indeterminazione di Heisenberg, le proprieta’ del vuoto e la termodinamica studiando la radiazione termica ed estendendo il secondo principio ai buchi neri.

Attenzione, in tutta questa storia c’e’ un pero’. E’ vero, abbiamo messo insieme tante cose, ma ci stiamo affidando ad una radiazione che non abbiamo mai visto e alla teoria delle stringhe o delle brance che al momento non e’ confermata. Dunque? Quanto sostenuto dai catastrofisti e’ vero? Gli scienziati rischiano di distruggere il mondo basandosi su calcoli su pezzi di carta?

Assolutamente no.

Anche se non direttamente sui buchi neri, la radiazione di Hawking e’ stata osservata in laboratorio. Un gruppo di fisici italiani ha osservato una radiazione paragonabile a quella dell’evaporazione ricreando un orizzonte degli eventi analogo a quello dei buchi neri. Come visto fin qui, l’elemento fondamentale del gioco, non e’ il buco nero, bensi’ la curvatura della singolarita’ offerta dalla gravita’. Bene, per ricreare un orizzonte degli eventi, basta studiare le proprieta’ ottiche di alcuni materiali, in particolare il loro indice di rifrazione, cioe’ il parametro che determina il rallentamento della radiazione elettromagnetica quando questa attraversa un mezzo.

Nell’esperimento, si e’ utilizzato un potente fascio laser infrarosso, in grado di generare impulsi cortissimi, dell’ordine dei miliardesimi di metro, ma con intensita’ miliardi di volte maggiore della radiazione solare. Sparando questo fascio su pezzi di vetro, il punto in cui la radiazione colpisce il mezzo si comporta esattamente come l’orizzonte degli eventi del buco nero, creando una singolarita’ dalla quale la luce presente nell’intorno non riesce ad uscire. In laboratorio si e’ dunque osservata una radiazione con una lunghezza d’onda del tutto paragonabile con quella che ci si aspetterebbe dalla teoria di Hawking, tra 850 e 900 nm.

Dunque? Tutto confermato? Se proprio vogliamo essere pignoli, no. Come visto, nel caso del buco nero gioca un ruolo determinante la gravita’ generata dal corpo. In laboratorio invece, la singolarita’ e’ stata creata otticamente. Ovviamente, mancano ancora degli studi su questi punti, ma l’aver ottenuto una radiazione con la stessa lunghezza d’onda predetta dalla teoria di Hawking e in un punto in cui si genera un orizzonte degli eventi simile a quello del buco nero, non puo’ che farci sperare che la teoria sia giusta.

Concludendo, l’evaporazione dei buchi neri e’ una teoria molto complessa e che richiama concetti molto importanti della fisica. Come visto, le teorie di nuova fisica formulate in questi anni, hanno consentito di indicare la strada probabile per risolvere le iniziali incompatibilita’. Anche se in condizioni diverse, studi di laboratorio hanno dimostrato la probabile esistenza della radiazione di Hawking, risultati che confermerebbero l’esistenza della radiazione e dunque la possibilita’ dell’evaporazione. Ovviamente, siamo di fronte a teorie in parte non ancora dimostrate ma solo ipotizzate. I risultati ottenuti fino a questo punto, ci fanno capire pero’ che la strada indicata potrebbe essere giusta.

Vorrei chiudere con un pensiero. Se, a questo punto, ancora pensate che potrebbero essere tutte fantasie e che un buco nero si potrebbe creare e distruggere la Terra, vi faccio notare che qui parliamo di teorie scientifiche, con basi solide e dimostrate, e che stanno ottenendo le prime conferme da esperimenti diretti. Quando leggete le teorie catastrofiste in rete, su quali basi si fondano? Quali articoli vengono portati a sostegno? Ci sono esperimenti di laboratorio, anche preliminari ed in condizioni diverse, che potrebbero confermare quanto affermato dai catastrofisti?

 

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

Cosa c’e’ sotto i nostri piedi?

28 Apr

In questi giorni, molti giornali e siti internet hanno pubblicato la notizia di una nuova misura rigurdante la temperatura al centro della Terra. Come avrete letto, il nuovo risultato stabilisce una temperatura del centro della Terra a 6000 gradi centigradi, ben 1000 gradi maggiore rispetto al valore precedentemente conosciuto e misurato circa 20 anni fa. Tra l’altro, moltissime fonti enfatizzano il fatto che questi 6000 gradi, misurati al centro del nostro pianeta, sono paragonabili alla temperatura esterna del Sole.

Temperature della Terra dalla superficie al centro

Temperature della Terra dalla superficie al centro

E dunque? Purtroppo, come spesso accade, molti siti sono sempre pronti a pubblicare notizie di carattere scientifico, ma un po’ meno a dare spiegazioni. In realta’, questa misura e’ estremamente complessa ed e’ stata possibile solo grazie alla collaborazione di diversi centri di ricerca. Inoltre, la nuova determinazione della temperatura interna del pianeta, consente di verificare molti modelli riguardanti diversi settori della scienza.

Da quanto detto, credo che questa notizia meriti un piccolo approfondimento, anche solo per capire meglio questi concetti, che sempre affascinano le persone.

Per prima cosa: come e’ stata fatta questa misura?

Ad oggi, sappiamo che, scendendo verso il centro della Terra, ci sono zone ad alta pressione occupate da ferro e zolfo liquidi. Pian piano che ci avvicianiamo al centro pero’, e le pressioni continuano ad aumentare, si trova un blocco di ferro solido, che occupa la parte piu’ interna del nostro pianeta. Come sappiamo questo? L’evidenza di questa composizione, ma anche il volume occupato dalla parte solida e da quella liquida, vengono determinati studiando le onde sismiche dei terremoti di intensita’ maggiore. Cosa significa? Le onde emesse durante un forte sisma, si propagano all’interno della Terra e interagiscono in modo diverso incontrando un volume solido o liquido. Bene, misurando queste interferenze, se volete ascoltando il loro eco, e’ possibile determinare lo spessore del nucleo solido del nostro pianeta. Purtroppo, questi studi non ci danno nessuna informazione sulla temperatura interna della Terra. Per ricavare questi valori e’ necessario procedere in modo diverso.

Arriviamo dunque alla misura in questione. Come potete immaginare, sapendo che nel nucleo e’ presente sia ferro solido che liquido, basta determinare i punti di fusione di questo metallo per arrivare all’informazione cercata. Purtroppo, il discorso non e’ cosi’ semplice. In questo caso, oltre alla temperatura, gioca un ruolo essenziale anche la pressione a cui il ferro e’ sottoposto. Pressione e temepratura sono due variabili indipendenti di cui tenere conto per determinare il punto di fusione del ferro.

Per capire questo importante concetto, vi faccio un esempio noto a tutti. Quando si dice che la temperatura di ebollizione dell’acqua e’ 100 gradi, ci si riferisce alla pressione atmosferica. Come sicuramente avrete sentito dire, esistono delle differenze per questo valore a seconda che vi troviate al mare o in montagna. Questo e’ comprensibile proprio considerando i diversi valori di pressione. In questo caso, possiamo vedere la pressione come il peso della colonna d’aria sopra le nostre teste. Variando il valore della pressione, cambia dunque la temperatura di ebollizione dell’acqua. La stessa cosa avviene per il ferro al centro della terra, ma per valori di temperatura e pressioni molto diversi da quelli a cui siamo abituati.

Quando parliamo di pressioni al centro della Terra, stiamo pensando a valori che si aggirano intorno a qualche milione di atmosfere. Per poter studiare le traformazioni di fase del ferro con questi valori di pressione e temperatura, i ricercatori francesi hanno costruito uno strumento ad hoc, di cui vi mostro uno schema:

Schema dello strumento utilizzato per simulare le pressioni al centro della Terra

Schema dello strumento utilizzato per simulare le pressioni al centro della Terra

Come vedete, una lamina di ferro viene messa tra due diamanti, in modo tale che la punta tocchi la superficie. Spingendo i due diamanti su un punto molto piccolo, si riescono a creare le pressioni richieste per la misura. Per scaldare invece il ferro alle temperature richieste, vengono utilizzati potenti fasci laser in grado di far salire la temperatura fino a diverse migliaia di gradi.

A questo punto, appare evidente che tutto il sistema debba essere isolato termicamente e chimicamente dall’ambiente esterno per impedire perdite di calore ma anche che il ferro reagisca con l’ambiente viziando il risultato. In questo caso, per poter determinare lo stato solido o liquido del campione, si sono utilizzate le emissioni a raggi X del materiale, in modo da poter determinare lo stato fisico, senza perturbare in nessun modo la misura.

Dai modelli sismici utilizzati, nello strato in cui il ferro e’ liquido, si ha una temperatura di 4800 gradi con una pressione di 2.2 milioni di atmosfere, risultato confermato dalla misura. Se pero’ aumentiamo ancora la pressione, analogamente a quanto accade mentre scendiamo vicino la centro della Terra, e la portiamo ad un valore di 3.3 milioni di atmosfere, ci si accorge che per far solidificare il ferro, come osservato dallo studio delle onde sismiche, e’ necessaria una temperatura di 6000 gradi.

Cosa significa questo? Riassumendo, sappiamo dai modelli sismici che il centro della terra e’ di ferro solido circondato da ferro liquido. Con il dispositivo visto, e’ stato possibile determinare che alle pressioni del centro della Terra, affinche’ il ferro sia solido, e’ necessaria una temperatura di 6000 gradi. Bene, questo e’ proprio il valore della temperatura al centro del nostro pianeta e che e’ stato possibile misurare con precisione, solo 500 gradi di incertezza sperimentale, con questa importantissima ricerca.

Come vi avevo anticipato, queto nuovo valore e’ circa 1000 gradi superiore a quello precedente ottenuto 20 anni fa. Perche’ questa differenza? Il sistema usato in precedenza per ottenere le alte pressioni richieste era molto simile a quello odierno. La caratteristica che ha permesso di misurare con precisione la temperatura, e’ lo studio delle transizioni del ferro osservando il tutto ai raggi X. Nella precedente misura, venivano utilizzate onde visibili. Come evidenziato in questa nuova misura, arrivati a circa 5000 gradi, si presentano fenomeni di cristallizzazione superficiale del ferro, che molto probabilemnte sono stati interpretati in passato come l’inizio della transizione nella fase solida, mentre, come visto in questa misura, per arrivare in questo stato, e’ necessario aumentare ancora di 1000 gradi la temperatura.

Ultima importante considerazione: come visto, la temperatura del mantello intorno al nucleo e’ di circa 4800 gradi, cioe’ 1200 gradi inferiore a quella del blocco di ferro solido. Bene, questa differenza di temperatura e’ fondamentale per capire un altro importante parametro del nostro pianeta e di cui spesso abbiamo parlato, il campo magnetico. Come sapete, spesso abbiamo parlato di geomagnetismo per sfatare tutte quelle voci catastrofische che vorrebbero un’inversione dei poli in corso:

Inversione dei poli terrestri

L’anomalia del Sud Atlantico

Il battito naturale …. della Terra

Bene, la differenza di temperatura tra gli strati interni, insieme anche alla rotazione della terra intorno al suo asse, sono proprio i responsabili della generazione del nostro campo magnetico. Per dirlo in parole semplici, l’interno della Terra si comporta come una dinamo in cui le correnti sono correnti termiche spinte dalla differenza di temperatura.

Come vedete, alla luce di quanto detto, e’ abbastanza riduttivo quanto si puo’ leggere sui giornali. Questa misura e’ estremamente interessante dal punto di vista tecnico, ma soprattutto i risultati ottenuti sono di prim’ordine. Come anticipato, i nuovi valori trovati consentiranno di migliorare notevolmente i modelli anche dal punto di vista geologico, utili anche per studiare la propagazione dei terremoti sul nostro pianeta. Detto questo, la misura apre il campo anche a possibili studi per cercare di riprodurre in laboratorio le condizioni di pressione e temperatura presenti in ogni strato del nostro pianeta. Avere una mappa di questo tipo, potrebbe fornire dati estremamente importanti per capire al meglio anche l’origine e l’evoluzione della nostra Terra.

 

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