Automobili stampate in 3D!

Solo qualche tempo fa, avevamo parlato in dettaglio delle stampanti 3D:

– Due parole sulla stampa in 3D

Come visto, questi strumenti, che possono esssere considerati ancora in fase prototipale, offrono delle soluzioni uniche con margini di applicazione possibili nei settori più disparati. Dal mio punto di vista, considero questi oggetti ancora in fase di prototipo non per le applicazioni già in corso ma perchè, molto spesso, la loro esistenza è poco conosciuta e perchè ancora non abbiamo sfruttato al massimo le loro potenzialità.

Proprio per questo motivo, oggi vorrei commentare con voi un articolo davvero molto interessante. Solo qualche giorno fa, i giornali hanno riportato qualcosa di impensabile fino ad ora, un’applicazione davvero entusiasmente della stampa 3D con cui è stato realizzato un prototipo di automobile che tra poco, con buona probabilità, verrà messo in commercio.

Attenzione però, al solito, alcune testate hanno riportato la notizia in modo errato definendo questa applicazione come la “prima” automobile stampata in 3D. Per comprendere meglio, diamo qualche dettaglio aggiuntivo.

Già nel 2010, negli Stati Uniti era stata realizzata quella che possiamo definire la prima automobile dotata di carrozzeria stampata in 3D. Il prototipo in questione, perché di questo si tratta, si chiamava Urbee. A riprova, vi riporto un articolo del Sole 24 ore del 3 Novembre 2010:

– Sole 24 ore, Urbee

Questa è la foto della Urbee:

Urbee, la prima vettura in assoluto stampata in 3D

Bene, perchè allora a distanza di 4 anni la stessa applicazione fa ancora notizia? Il primo motivo è nazionalista. La notizia di questi giorni è, ripeto, di un’automobile stampata in 3D e presentata a Chicago su progetto di un designer italiano che si chiama Michele Anoè. Senza indugio, vi mostro subito le foto di questa automobile che si chiama invece STRATI:

La Strati

Detto questo, capite subito perché, giustamente in parte, i giornali italiani hanno dato molto risalto alla notizia. C’è anche da dire che il progetto ha partecipato ad una selezione a livelo mondiale in cui il nostro designer è arrivato primo tra oltre 200 contendenti e per questo motivo la Strati è stata realizzata e presentanta. Ma, oltre a questo, esistono anche delle particolarità tecnico-commerciali che rendono la notizia importante. Al contrario della Urbee, la carrozzeria della Strati è stata stampata tutta in un volta. Il risultato ottenuto è simile a quello dei modellini che si acquistano nei negozi di giocattoli in cui i singoli pezzi sono uniti da piccole giunzioni di plastica. Ecco una foto della lavorazione della Strati:

Lavorazione della Strati

Dopo il processo di stampa, i pezzi vengono fresati per rimuovere le parti di supporto necessarie durante la stampa e il tutto può essere assemblato molto rapidamente. Ecco l’ulteriore deffirenza tra le due automobili, per realizzare una Strati occorrono solo 44 ore di lavorazione. Un tempo record per ottenere un oggetto pronto e realmente funzionante.

Oltre a questo, come anticipato, la Strati verrà ora prodotta e, lentamente, realizzata in serie dalla Local Motor. Inutile dire che questa utomobile è dotata di un motore elettrico tra l’altro assolutamnete commerciale. Il propulsore utilizzato è infatti lo stesso della Renault Twizy. I consumi dichiarati per questo primo prototipo sono assolutamente degni di nota, 65 Km/h come velocità di picco con un’autonomia di 200 Km a ricarica.

Il prezzo?

Considerando che parliamo sempre di una macchina elettrica, il prezzo è più o meno in linea con le altre auto del settore, tra i 18000 e i 34000 dollari. Certo, considerando che tutto il processo di lavorazione delle parti esterne avviene mediante una stampante 3D in 44 ore, permettemi di dire che il costo, forse, è un po’ eccessivo. Molto probabilmente però, ci saranno margini di manovra dal punto di vista commerciale. Parliamo di un reale prototipo su cui non è ancora partita la produzione in serie e sul quale sono montati pezzi provenienti da diversi fornitori.

Concludendo, la Strati, oltre ad essere disegnata da un italiano, rappresenta un notevole salto avanti per la stampa 3D che lascia il mondo dei prototipi con grandi dimensioni per approdare, forse, a livello commerciale. Ripeto quello che ho scritto anche nel precedente articolo, la stampa 3D ci riserverà ancora molte sorprese per il futuro e, grazie ad un incremento dell’utilizzo e della ricerca, potrà realizzare oggetti a basso costo e larga diffusione.

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

Chi e’ Eugene Goostman?

Oggi, moltissimi giornali hanno riportato una notizia molto interessante anche se, come spesso accade, alcuni giornalisti si sono limitati a fare copia/incolla o, peggio ancora, non documentandosi bene prima di scrivere, hanno arricchito i loro articoli di cosa alquanto fantasiose.

Visto che sicuramente avrete letto la notizia a cui mi riferisco, mi limito ad un breve riassunto: il 7 giugno, in occasione del 60esimo anniversario della morte di Alan Turing, un software e’ riuscito a superare il cosiddetto Test di Turing.

In cosa consiste questo test?

Immaginiamo di avere 3 persone: A, B e C. A e B, non necessariamente in ordine giusto, sono un uomo e una donna. C, che si trova in un’altra stanza, deve indovinare mediante una serie di domande dattiloscritte, chi e’ l’uomo e chi la donna. Su questa base, Turing sviluppo’ il suo test per verificare la bonta’ di un’intelligenza artificiale. Se uno dei due tra A e B e’ una macchina, cioe’ un software, C deve indovinare chi e’ l’umano e chi il programma informatico.

Cosa significa tutto questo?

Molto semplice, se il software riesce a farsi passare per un umano, cioe’ e’ in grado di ragionare come una persona in carne e ossa, allora siamo di fronte ad una vera e propria intelligenza artificiale in grado di cammufarsi tra gli umani.

Leggendo queste righe, sicuramente vi saranno venuti in mente moltissimi scenari, o film, di fantascienza in cui le macchine si confondono tra gli esseri umani e sono in grado di ragionare e provare emozioni. Lo scopo del test di Turing e’ proprio quello di verificare quanto una macchina sia in grado di ragionare, dunque elaborare pensieri complessi e non solo rispondere ad una serie di istruzioni gia’ scritte.

Del genio di Alan Turing abbiamo gia’ parlato in un articolo specifico:

– Un perdono atteso 70 anni

In particolare, in questo articolo abbiamo parlato di Turing in relazione al suo lavoro durante la seconda guerra mondiale e il suo ruolo di primo piano nella decriptazione dei messaggi della macchina Enigma. Turing fu un vero e proprio genio dei suoi tempi e uno dei padri della moderna informatica. Come visto nell’articolo precedente pero’, la sua omosessualita’, contestualizzata al momento storico in cui visse, gli costo’ molto cara e questo “reato” lo spinse al suicidio esattamente il 7 Giugno 1954.

Proprio nell’ambito dei suoi studi sull’intelligenza artificiale, Turing formulo’ il test di cui abbiamo parlato, prendendo spunto dal “Discorso sul metodo” di Cartesio. Nel corso degli anni, diversi software hanno provato a superare il test sempre fallendo.

Come funziona il test?

Da quanto detto in precedenza, un giudice deve riconoscere, mediante un numero limitato di domande o comunque in un tempo prefissato, un programma informatico da una persona in carne e ossa. Ovviamente, non abbiamo un singolo giudice ma una vera e propria giuria. Nel regolamente ufficiale, ogni giudice ha a disposizione 5 minuti di domande e il test si ritiene superato se almeno il 30% dei giudici confonde il software per un umano.

Dunque? E’ stato superato o no questo test?

Dal regolamento riportato, il test e’ stato effettivamemte superato dal momento che, nella prova del 7 giugno di quest’anno, il 33% dei giudici, cioe’ un terzo della giuria, ha scambiato la macchina per un essere umano.

Che tipo di software e’ stato utilizzato?

Come sicuramente avrete letto, il software si chiama Eugene Goostman, che poi e’ il nome completo di un ragazzo ucraino di 13 anni, che e’ il personaggio simulato dal programma. Questo portentoso software e’ stato sviluppato da tre programmatori e’ gia’ nel 2006 era andato molto vicino a superare il test con il 29% dei giudici ingannati.

Per chi avesse dubbi sulla regolarita’ della prova, il test e’ stato condotto adirittura alla Royal Society di Londra nel corso, appunto, delle celebrazioni per i 60 anni della morte di Turing.

Cosa dire su questo risultato?

Sicuramente si tratta di un passo molto importante per lo sviluppo dell’intelligenza artificiale ma cerchiamo di non scadere anche nei nel sensazinalismo. Per prima cosa, il software, come richiesto dal test, ha superato la soglia del 30%, ma siamo ben lontani dall’aver ingannato tutti i giudici. Alcuni scettici puntano il dito sul fatto che il personaggio simulato fosse un ragazzino di soli 13 anni e non madrelingua inglese. Questo particolare potrebbe aver tratto in inganno alcuni giudici che potrebbero aver pensato ad informazioni non note per la giovane eta’ o a problemi di comprensione dovuti alla diversita’ linguistica.

A parte questo, il test e’ stato comunque superato. Sicuramente, la pubblicita’, assolutamente giusta dal mio punto di vista visto il risultato storico, contribuira’ a far crescere gli investimenti nella ricerca per l’intelligenza artificiale che, test a parte, potrebbe trovare applicazione in moltissimi settori. Per darvi un’idea, la stessa Google ha da poco investito ingenti capitali in questo settore, circa 400 milioni di dollari, per acquisire societa’ piu’ piccole ed incentivare lo sviluppo di software sempre piu’ pensanti. Per chi volesse provare un sistema di questo tipo, anche se molto meno raffinato di Eugene Goostman, ci sono due possibilita’: i sistemi di assistenza vocale dei moderni cellulari (Siri per fare un esempio) o programmi online apprendenti:

– Tobby chat bot

 

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Il Manoscritto Voynich

Questa volta vorrei parlare di un argomento abbastanza sconosciuto anche se, personalmente, lo trovo estremamente interessante. Come sapete, la storia ci regala dei veri e propri capolavori dell’antichita’ in grado di lasciarci a bocca aperta e che magari richiedono anni di studio prima di essere compresi a pieno. Molto spesso poi, quello che arriva ai giorni nostri, apre una finestra su civilta’ di cui oggi si e’ persa traccia sia dal punto di vista degli usi che del linguaggio. Prendete come esempio quello dell’Antico Egitto. Provate a pensare quanta fatica e quanto lavoro sia stato necessario per arrivare a comprendere una scrittura basata su simbolismi grafici come quella dei geroglifici. Solo quando questo tipo di scrittura e’ stato compreso a pieno, abbiamo potuto capire le numerose iscrizioni lasciate e comprendere la concezione che questo popolo aveva per gli Dei, la morte, le persone e, perche’ no, la vita di tutti i giorni.

Perche’ faccio questa premessa?

Semplice, oggi vorrei parlarvi del Manoscritto Voynich. Si tratta di un antico testo, riscoperto solo nei primi anni del XX secolo e su cui si sta ancora dibattendo sotto molti punti di vista. Cosa ha di interessante questo reperto? Semplice, si tratta di un intero libro di cui ignoriamo completamente il contenuto perche’ non siamo ancora stati in grado di tradurlo. La lingua infatti in cui sarebbe scritto appartiene solo a questo libro e per moltissimi anni gli studiosi si sono cimentati in azzardate traduzioni senza mai tirare fuori qualcosa che avese un senso. Proprio in questi giorni pero’, e’ stato pubblicato un nuovo articolo in cui un gruppo di linguisti sostiene di essere riuscito almeno a capire quale strada seguire per tradurre il Voynich.

Cerchiamo, come nostra abitudine, di andare con ordine e provare a raccontare anche questa interessante storia.

Come anticipato, questo manoscritto e’ stato riscoperto solo nel 1912. In quest’anno infatti, proprio nel comune di Frascati vicino Roma, dove sono nato, il collegio gesuita che aveva sede nella Villa Mondragone decise di mettere in vendita alcuni libri della sua collezione per pagare la ristrutturazione del collegio stesso. Alcuni di questi antichi testi vennero comprati da tale Wilfrid Voynich, un mercante di origini polacche, che acquisto’ una trentina di libri tra cui questo manoscritto che lo aveva incuriosito da subito. Come potete immaginare, questo manoscritto e’ quello oggi noto come “Manoscritto Voynich”.

All’interno del libro, il mercante trovo’ una lettera dei primi del 1600 scritta da Johannes Marcus Marci, rettore dell’Universita’ di Praga e medico di corte di Rodolfo II di Boemia, indirizzata a Athanasius Kircher, un poligrafo che viveva a Roma, affinche’ questi decifrasse il testo del manoscritto.

Come visibile gia’ ad una prima occhiata, il manoscritto acquistato da Voynich era scritto in una lingua e con un alfabeto sconosciuti e corredato anche da disegni, molti dei quali non comprensibili.

Come e’ fatto il Voynich?

Si tratta di un libro composto da circa 200 pagine realizzate con pergamena di capretto. Per convenzione, si assume il libro diviso in quattro sezioni identificabili in base alle illustrazioni presenti. Proprio grazie ai disegni, e’ stato infatti possibile dividere il testo in parti diverse, ciascuna riguardante, almeno a naso dalle figure riportate, uno specifico tema:

• Sezione I (fogli 1-66): chiamata botanica, contiene 113 disegni di piante sconosciute.
• Sezione II (fogli 67-73): chiamata astronomica o astrologica, presenta 25 diagrammi che sembrano richiamare delle stelle.
• Sezione III (fogli 75-86): chiamata biologica, nomenclatura dovuta esclusivamente alla presenza di numerose figure femminili nude, sovente immerse fino al ginocchio in strane vasche intercomunicanti contenenti un liquido scuro.

Subito dopo questa sezione vi è un foglio ripiegato sei volte, raffigurante nove medaglioni con immagini di stelle o figure vagamente simili a cellule, raggiere di petali e fasci di tubi.

• Sezione IV (fogli 87-102): detta farmacologica, per via delle immagini di ampolle e fiale dalla forma analoga a quella dei contenitori presenti nelle antiche farmacie.

Come vedete pero’, anche se i disegni ci consentono a grandi linee di poter immaginare quale sia l’argomento di ciascuna sezione, molti di questi riguardano, come nell’esempio delle piante, qualcosa a noi sconosciuto.

Di cosa parlerebbe il manoscritto?

Qui il discorso si complica non poco perche’, come anticipato, il testo e’ scritto con un simbolismo mai ritrovato prima. Per farvi capire, ecco alcune delle pagine del libro:

Pagine del manoscritto Voynich

Dunque, a questo punto appare evidente come non solo non sappiamo di cosa parla il libro ma anche, vista la scrittura utilizzata, chi abbia scritto questa opera. E’ possibile che sia un reperto realizzato da un qualche popolo successivamente scomparso e di cui, a parte il Voynich, non conserviamo ne’ reperti ne’ memoria?

La prima cosa da capire e’ senza dubbio a quale periodo storico far risalire il manoscritto.

Su questo punto, si e’ dibattutto per anni tra gli studiosi. Fino a pochi anni fa, si pensava che questa opera fosse un falso realizzato appositamente per perpetrare una truffa ai danni di Rodolfo II. Secondo questa ipotesi, il falso sarebbe stato creato nel XVI secolo da un noto falsario inglese proprio allo scopo di vendere il libro a caro prezzo a Rodolfo II come pezzo unico da collezione. A sostegno di questa prova, nella gia’ citata lettera ritrovata da Voynich nel libro, si parlerebbe di un reperto ereditato da Johannes Marcus Marci direttamente da Rodolfo che lo avrebbe comprato per 600 ducati, una cifra elevatissima per l’epoca dei fatti.

Questa versione e’ stata pero’ smentita a seguito della datazione con il Carbonio-14 che ha mostrato che l’opera e’ stata realizzata tra il 1404 e il 1438. Anche su questa datazone ci sono pero’ forti parare contrari. Come e’ possibile contestare una datazione al carbonio? Semplice, per eseguire le analisi, e’ stato autorizzato il prelievo di alcune sottili striscioline di pagina in punti diversi del libro. Ovviamente, non e’ stato autorizzato il prelievo di parti scritte con inchiostro ma solo striscie bianche di foglio. In questo caso, i fogli potrebbero essere piu’ antichi del testo e dunque del libro stesso.

Secondo un altro punto di vista, il manoscritto non potrebbe essere precedente al 1492, anno in cui venne scoperta ufficialmente l’America. Nella sezione botanica e’ infatti presente un’illustrazione che ricorda molto la pianta di girasole portata in Europa dai conquistatori del nuovo mondo.

Come potete capire, anche per la datazione dell’opera, non esiste una singola opinione condivisa tra gli studiosi.

Detto questo, cosa ci sarebbe scritto nel Voynich?

Se per la datazione eravamo nel campo delle ipotesi, per quanto riguarda il contenuto siamo proprio nel campo della fantasia, ognuno puo’ dire quello che vuole e sostenerlo senza la possibilita’ di essere smentito. A partire dalla sua riscoperta, moltissimi studiosi, matematici, crittografi, scienziati, ecc si sono cimentati nel tentativo di traduzione del Voynich, purtroppo, senza successo.

Come ricorderete, in un precedente articolo abbiamo parlato di crittografia, ricordando in particolare la macchina Enigma utilizzata dai nazisti durante la seconda guerra mondiale per inviare comunicazioni cifrate tra i vari reparti:

– Un perdono atteso 70 anni

Molti studiosi hanno infatti proposto che il manoscritto Voynich non sia scritto con un idioma sconosciuto, ma si tratti di un codice cifrato in cui diversi simboli corrispondono a lettere o gruppi di sillabe. Con la comparsa dei primi sistemi automatici di calcolo, un gruppo di studiosi americani ha ripreso tutti i vecchi codici cifrati verificando i tempi necessari per decifrare codici che magari anni prima avevano richiesto anni. Di tutte le tecniche di cifratura provate, quella del Voynich, sempre che lo sia, e’ l’unica rimasta inviolata.

Secondo alcuni, questo sarebbe possibile perche’ il vero messaggio contenuto nel testo sarebbe nascosto da una serie di simboli non necessari e messi solo per confondere un lettore non autorizzato a leggere. In questo caso, per comprendere il reale messaggio, sarebbe necessaria una chiave intesa come una griglia in grado di rendere visibili solo le lettere o i simboli utili. Questa e’ una tecnica di cifratura molto semplice ma che, in alcuni casi, puo’ rivelarsi molto robusta se non altro per l’elevato numero di combinazioni da tentare prima di trovare la griglia giusta.

Per farvi capire meglio questa tecnica, vi riporto un esempio pratico. Immaginate di avere un messaggio cifrato di questo tipo:

Se pero’ il messaggio e’ indirizzato a voi e dunque sapete quali lettere selezionare, allora il messaggio che era completamemte senza senso, mostra la sua reale faccia:

A sostegno di questa ipotesi, all’interno del manoscritto sarebbero presenti gruppi di simboli troppo ripetuti rispetto ad un normale linguaggio. Queste ripetizioni sarebbero poi diverse nelle differenti sezioni che compongono il testo.

Questo e’ il risultato a cui sarebbero arrivati anche alcuni studiosi negli articoli presentati in questi ultimi mesi. Come potete facilmente capire, e diversamente da quanto affermato sui soliti giornali, questo non significa aver tradotto il Voynich, ma solo aver ipotizzato una possibile via per decifrare il codice. Tra l’altro, anche in questo caso, si e’ riusciti ad individuare solo un ristretto numero di parole che, pero’, in alcuni casi danno vita a frasi senza senso compiuto.

L’ultima ipotesi da non dimenticare sul Voynich, e che comunque annovera sempre un nutrito gruppo di sostenitori, e’ che il Voynich, magari creato come falso per truffare Rodolfo II, sia anche un falso dal punto di vista dei contenuti. In questo caso, e a sostegno ci sarebbero i disegni di piante sconosciute, si tratterebbe di una grossa montatura priva in realta’ di qualsiasi significato. Perche’ questo? Semplice, solo per aumentare il mistero sul volume e far crescere il prezzo di vendita in questa cervellotica truffa.

Concludendo, la storia del manoscritto Voynich e’ senza dobbio interessante. Oggi, a distanza di un secolo dal suo ritrovamento, ci sono solo ipotesi anche molto diverse tra loro, ma niente di tangibile e in grado di farci dire di aver compreso, anche solo in minima parte, la reale storia del volume o del suo contenuto. Come qualcuno lo ha definito, ed e’ ancora vero ai giorni nostri, il Voynich potrebbe essere il manoscritto piu’ misterioso al mondo.

 

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Studiare le stelle da casa

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

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

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

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

Di fusione abbiamo parlato in diversi articoli:

– Sole: quanta confusione!

– La stella in laboratorio

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

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

– E-cat meraviglia o grande bufala?

– Ancora sulla fusione fredda

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

Fatta questa doverosa premessa, torniamo a parlare di PRIMA.

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

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

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

– Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

– Perche’ la ricerca: economia

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

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Su internet si trova di tutto …. o quasi

Tra pochi giorni iniziera’ a Washigton il meeting della Societa’ Astronomica Americana, incontro molto importante per discutere le ultime teorie, scoperte e per analizzare dettagli fondamentali dell’esplorazione spaziale. Per poter avere una comunicazione, come si chiama in gergo, al meeting e’ necessario inviare qualche giorno prima articoli specifici per raccontare il proprio lavoro.

Tra i tanti articoli sottomessi, ne e’ stato inviato uno molto particolare. Se non fosse che gli autori dell’articolo sono ricercatori della Michigan Technological University, si potrebbe quasi pensare ad uno scherzo di cattivo gusto.

Di cosa sto parlando?

Senza togliervi il gusto della sorpresa, vi segnalo il link dove potete vedere l’intero articolo inviato. Vi prego di concentrarvi sul titolo della ricerca:

– Articolo per Astronomical Society

ovvero, “ricerca su internet di viaggiatori nel tempo”.

E’ uno scherzo?

Assolutamente no. Proviamo a capire di cosa si parla. Molto spesso, complici anche i tanti film di fantascienza sul tema, parliamo di viaggiare nel tempo con la possibilita’ di poter andare avanti e indietro. Potremmo pensare di rivivere momenti importanti del passato, oppure dare una sbirciatina al prossimo futuro per vedere come apparira’ il mondo tra decine o centinaia di anni.

Bene, supponiamo che tra X anni qualcuno costruisca una macchina del tempo che permetta di fare questo. Magari, ci sara’ qualcuno che, per curiosita’, verra’ a rivedere come era il mondo agli inizi del XXI secolo. Se queste persone del futuro tornassero indietro nel tempo, sicuramente potrebbero lasciare delle tracce nel periodo visitato.

Come possiamo trovare queste tracce?

Semplice, secondo gli autori di questo articolo, c’e’ la possibilita’ che i crononauti, cioe’ i viaggiatori nel tempo, possano lasciare alcuni segni del loro passaggio sulla rete. Cosa evidenziare queste tracce? Per prima cosa, si potrebbe cercare sui social network. Per effettuare la ricerca, gli studiosi hanno infatti eseguito delle ricerche particolari cercando di capire se ci fosse qualcuno che, in rete, abbia parlato di qualche avvenimento importante prima che questo si potesse verificare o prima che questo divenisse di dominio pubblico. In particolare, i ricercatori hanno preso come riferimento la scoperta della cometa ISON e l’elezione di Papa Francesco. Come anticipato, utilizzando parole chiave specifiche, hanno provato a vedere se ci fosse l’evidenza di qualche utente che avesse parlato di questi argomenti prima che accadessero. Questo sarebbe un chiaro segnale che queste persone conoscevano gli eventi perche’ provenienti dal futuro.

Cosa si e’ scoperto?

Purtroppo, non sono state trovate corrispondenze significative. Utlizzando algoritmi di ricerca appositamente studiati, e applicati su social network come Facebook e Twitter, non si sono trovate voci che parlassero della ISON prima della data ufficiale della sua scoperta. Per quanto riguarda il papa invece, una corrispondenza e’ stata trovata ma si tratta di un utente che aveva preannunciato l’elezione di Bergoglio pochi giorni prima del conclave. Come potete facilmente immaginare, prima dell’elezione, c’e’ sempre il toto-Papa ed e’ assolutamente normale che tra tante previsioni qualcuno azzecchi il nuovo successore di Pietro.

Come sapete, scientificamente, esiste la possibilita’, a livello teorico, di poter effettuare viaggi nel tempo. Ovviamente si tratta, almeno al momento, di teorie derivate direttamente dalla relativita’ e dei principi primi della Natura. Certo, non possiamo escludere che un giorno, remoto o no, qualcuno possa, perche’ dotato di conoscenze piu’ avanzate delle nostre, poter realizzare una macchina del tempo. Ad oggi pero’, non ci sono evidenze, almeno stando a questa ricerca, di viaggiatori temporali approdati in questi anni. A questo punto, le conclusioni possibili sono tante: nessuno costruira’ mai una macchina del tempo, il nostro periodo non e’ interessante, il viggiatore temporale preferisce guardarsi intorno piuttosto che cinguettare su twitter o molte altre possibilita’ che, magari scientificamente, potrebbero rendere il viaggio temporale non come lo possiamo immaginare noi oggi.

 

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Quale mistero si nasconde sotto Seattle?

In questi ultimi giorni, moltissimi giornali e siti internet hanno riportato la notizia di un imprevisto stop ai lavori di costruzione di una nuova arteria stradale nei pressi di Seattle. Certo, detto in questo modo, la notizia non sembrerebbe assolutamente straordinaria, se non altro perche’ la fermata dei lavori e’ avvenuta negli Stati Uniti invece che in Italia dove siamo abituati.

Tralasciando facili ironie, veniamo al cuore della notizia.I lavori in questione sono relativi alla costosissima opera di realizzazione della nuova State Route 99 necessaria per allegerire il carico veicolare sulle vecchie arterie. La nuova statale viaggera’ sotto terra nei pressi di Seattle richiedendo la realizzazione di un tunnel di 3 Km il cui costo e’ intorno ai 6 miliardi di dollari.

Questo e’ un progetto del tunnel preso direttamente dal sito dell’azienda che sta realizzando la grande opera:

Progetto del tunnel sotterraneo della Route 99

Prima domanda: come si realizza uno scavo di questo tipo? Ovviamente, non con pala e piccone. Per opere di questo tipo, si utilizzano grandi talpe in grado di perforare il terreno e consolidare il percorso gia’ fatto. Ovviamente, la grandezza della talpa deve essere dimensionata in base al tunnel che si vuole scavare, cosi come la sua parte tagliente. Cosa significa questo? Semplice, in base alla durezza e alla composizione del terreno, si dovra’ pensare una testa diversa in modo tale da poter frantumare i diversi strati interessati.

Per la realizzazione della Route 99, si e’ scelto di realizzare la piu’ grande talpa mai costruita e chiamata Bertha. Si tratta di una macchina TBM, cioe’ Tunnel Boring Machine, con un diametro di 17.45 metri ed una lunghezza che sfiora i 100 metri. Ecco una foto della spaventosa macchina:

La TBM Bertha della Hitachi Zosen

Prima di andare avanti, e’ necessario specificare meglio alcuni punti su cui diversi siti e giornali hanno commesso errori. Prima di tutto, alcuni suppongono che il nome Bertha sia stato scelto per ricordare il micidiale Cannone Berta utilizzato durante la seconda guerra mondiale per bombardare Parigi. Questo non e’ assolutamente vero. Andando sul sito della ditta costruttice di Bertha, la giapponese Hitachi Zosen:

– Hitachi Zosen Bertha

Trovate che il nome e’ stato suggerito da uno studente di una suola elementare di Washington in seguito ad un concorso appositamente indetto.

Altro appunto importante, alcuni suppongono che Bertha non sia la piu’ grande talpa al mondo, ma che sia seconda a quella dell’azienda Herrenknecht con un diametro di 19.25 metri. Anche questo e’ sbagliato. Questa TBM e’ solo a livello di progetto ed e’ stata pensata per la realizzazione di un tunnel nei pressi di San Pietroburgo. Ad oggi, pero’, questa TBM e’ ancora in fase di progetto, lasciando il trono della grandezza a Bertha. Per darvi un’idea delle dimensioni e dei progetti in cui queste macchine sono utilizzate, vi segnalo una pagina contenente una tabella di raffronto davvero molto interessante:

– Tunnel Talk Comparison

Fatte queste doverose precisazioni, veniamo alla notizia vera e propria che ha richiamato la nostra attenzione.

Come anticipato, Bertha e’ al lavoro per la realizzazione del Tunnel. Solo pochi giorni fa, lo scavo e’ stato interrotto perche’ la TBM ha incontrato un ostacolo lungo il suo percorso che le impedisce di andare avanti.

Di cosa si tratta?

La notizia e’ proprio questa, ad oggi nessuno sa di cosa si tratta.

Anche se sembra assurdo, come una vera talpa, una TBM non e’ provvista di telecamere nella parte rotante. Allo stato attuale, il misterioso ostacolo impedisce pero’ l’avanzata della macchina. Per poter determinare la natura dell’oggetto e’ necessario pressurizzare la sezione del tunnel, far indietreggiare la macchina e poi far scendere una squadra di tecnici. Ovviamente, nelle condizioni del tratto, la squadra potra’ lavorare solo pochi minuti prima di tornare all’aria aperta.

Cosa potrebbe essere questo oggetto?

Come potete immaginare, su questo punto si sono scatenate la fantasie piu’ assurde e a volte ridicole. Per prima cosa, c’e’ chi parla di un antico veliero affondato nei pressi del porto di Seattle, chi parla dei resti di un’antichissima citta’ risalente a tempi remoti. Alcuni parlano addirittura di resti di metalli e attrezzature risalenti al periodo del proibizionismo. In tutto questo, non mancano poi le ipotesi piu’ grottesche: sono i resti di un velivolo alieno precipitato sulla Terra, no, addirittura di una citta’ aliena sotterranea, di piu’, dell’ingresso di una base aliena posizionata sotto Seattle per controllare il genere umano.

Se pensate che le ipotesi che vi ho mostrato siano esagerate, provate a leggere sulla rete e troverete spunti anche peggiori tra i quali i resti di un robot come nel film Transformers.

Da dove nascono queste ipotesi? Semplice, un mostro come Bertha sarebbe in grado di frantumare qualsiasi cosa si trovi lungo il suo percorso. Se un oggetto e’ riuscito a bloccare l’avanzata della TBM deve essere fatto di un materiale cosi’ duro da non poter essere di origine naturale.

Ok, tiriamo un sospiro e proviamo a ragionare. Come anticipato, la scelta di una TBM deve essere fatta valutanto tanti fattori, non solo quello delle dimensioni della testa rotante. Geologicamente, il terreno sotto Seattle e’ molto particolare; praticamente possiamo immaginarlo come un budino di ghiaia, argilla e sabbia. In questi casi, il terreno risulta molto morbido da essere perforato e proprio per questo motivo Bertha e’ stata attrezzata con taglienti appositi.

Per far capire meglio il funzionamento della talpa, riportiamo un video preso direttamente dalle pagine della Hitachi Zosen su Bertha:

Ora, cosa potrebbe aver bloccato la TBM? La risposta potrebbe essere molto piu’ semplice di quelle ipotizzate: un blocco granitico, ferrite compatta, una roccia risalente ad ere geologiche e sepolta sotto il terreno di Seattle. Sicuramente ipotesi molto meno affascinanti di quelle riportate in precedenza, ma, forse, un po’ piu’ realistiche.

Ad oggi, l’operazione di esplorazione visiva non e’ stata ancora fatta ed e’ prevista entro la fine di Gennaio. Sicuramente, tenere fermi i lavori di perforazione costa molto in termini economici, per cui siamo certi che la cosa verra’ risolta in tempi molto brevi. Qualora non fosse possibile agire direttamente, i tecnici stanno gia’ valutando piani alternativi per raggiungere l’ostacolo mediante perforazione verticale. Non appena ci saranno altri aggiornamenti, torneremo su questa notizia. Chi lo sa, magari l’ostacolo potrebbe essere un disco volante abbandonato.

 

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Un perdono atteso 70 anni

Notizia di questi giorni e’ il perdono ufficiale da parte della regina d’Inghilterra nei confronti di Alan Turing reo “addirittura” di aver dichiarato la sua omosessualita’. Premesso che, fortunatamente, questo oggi non rappresenta piu’ un reato, ci sono voluti ben 70 anni, e 60 dal suo suicidio, prima che la nazione si decidesse a perdonare e rendere i giusti onori a colui che, grazie al suo contributo nella decriptazione, ha dato alla seconda guerra mondiale la svolta che conosciamo.

Nonostante la sua importanza, il genio di Alan Turing e’ spesso poco conosciuto se non ad alcuni esperti o appassionati del settore. Approfittiamo dunque di questo meritato perdono per spendere due parole su questo genio assoluto.

Come detto nel preambolo, siamo nella seconda guerra mondiale. Oltre a tutta una serie di innovazioni tecniche, questo conflitto vide per la prima volta l’utilizzo massiccio di sistemi di cifratutura per la trasmissione di dati sensibili. Oggi, siamo abituati a ricordare decine di PIN e codici o a visitare pagine criptate con cifrature elettroniche a decine di bit. Ovviamente, durante la seconda guerra mondiale il discorso era molto diverso e ci si affidava per la prima volta a sistemi elettromeccanici in grado di assicurare, almeno fino a quando non venivano decifrati, la riservatezza delle informazioni.

La potenza tedesca possedeva un sistema estremamente complesso per il tempo basato sulla cosiddetta macchina enigma. Questo apparentemente semplice sistema era formato da due tastiere, una reale e una criptata. Come funzionava? Semplice, l’operatore digitava il messaggio nella prima tastiera e ad ogni pressione si accendeva un tasto nella seconda tastiera. Si procedeva dunque a copiare il messaggio, incomprensibile ovviamente, dato dalla macchina attraverso i canali radio. Tutto il segreto della macchina sta ovviamente nella corrispondenza tra le lettere della prima e della seconda tastiera.

La macchina Enigma utilizzata dai tedeschi per cifrare i messaggi

Guardando la foto della macchina vedete che ci sono una serie di rotori centrali che costituiscono lo scambiatore, cioe’ il sistema di associazione di una lettera in un’altra. Oltre a questi, nella parte frontale sono presenti dei fori in cui inserire appositi spinotti per scambiare ulteriormente le lettere. Nella versione piu’ complessa con 5 rotori a 26 posizioni e lo scambiatore addizionale frontale, erano possibili piu’ di 100 milioni di miliardi di combinazioni.

Per poter decifrare il messaggio, l’operatore ricevente doveva prima di tutto disporre di una seconda macchina identica alla prima ma non sarebbe sufficiente. L’operatore deve infatti sapere esattamente come posizionare i rotori per poter decifrare il contenuto del messaggio. Se tutto era impostato correttamente, il ricevente si limitava a digitare le lettere del messaggio cifrato e sulla seconda tastiera si illuminavano le lettere formanti il messaggio originale.

Rotori di Enigma

L’utilizzo di questa macchina rappresento’ per molto tempo un punto di partenza molto avvantaggiato della Germania nei confronti degli alleati.

Tralasciando tutta la storia della seconda guerra mondiale, non perche’ di poco interesse ma perche’ gia’ nota a tutti, per poter decifrare i messaggi di Enigma, gli inglesi organizzarono un gruppo segretissimo di esperti che lavorarono per diversi mesi prima di arrivare alla soluzione. A capo di questo gruppo vi era proprio Alan Turing, matematico esperto di crittografia. Una volta compreso il meccanismo di funzionamento di Enigma, Turing e il suo gruppo lavorarono alla costruzione della cosiddetta “Bomba”, una macchina in grado di decifrare i messaggi di Enigma e contenente al suo interno tutte le possibili combinazioni selezionabili da chi trasmetteva il messaggio.

La macchina Bomba degli inglesi

Inutile dire quale vantaggio rappresento’ questa macchina per gli alleati nei confronti dei nazisti. Solo per darvi un’idea, prima di procedere con lo sbarco in Normandia si fece credere ai tedeschi che lo sbarco sarebbe avvenuto a Calais e solo grazie alla decriptazione dei messaggi di Enigma gli alleati capirono che il trucco era riuscito diminuendo drasticamente la resistenza nazista sulle coste scelte.

Detto questo, capite quanto fu importante il genio di Alan Turing non solo per gli inglesi ma per tutti gli alleati e per la conclusione della seconda guerra mondiale.

Dopo la guerra Turing si continuo’ ad occupare di quella che sarebbe poi diventata la moderna informatica lavorando allo sviluppo di un futuro computer. In seguito pero’ ad un furto in casa da parte di un ragazzo da lui ospitato, Turing venne chiamato a processo e non menti’ riguardo ai suoi gusti sessuali. Nell’Inghilterra del tempo l’omosessualita’ era considerata un reato e proprio per questo Turing venne sottoposto a castrazione chimica mediante continue punture di estrogeni. A causa di questa punizione sviluppo’ numerose ginecomastie con conseguente crescita dei seni.

Alan Turing mori’ nel 1954 suicida. Anche il contesto del suicidio merita di essere raccontato. Turing si uccise mordendo una mela intrisa di cianuro di potassio prendendo spunto dalla fiaba di Biancaneve che aveva apprezzato fin da quando era bambino.

Secondo alcune voci (poi smentite anche se manca l’ufficialita’), il logo della Apple sarebbe proprio in onore di Alan Turing padre, nel bene o nel male, della moderna informatica e dello sviluppo delle macchine elettromeccaniche intelligenti.

Concludendo, credo che il perdono da parte della regina sia quanto di piu’ giusto fatto nei confronti di Alan Turing. Trovo assurdo, ma questo va ovviamente contestualizzato all’epoca dei fatti, che l’omosessualita’ fosse un reato e soprattutto che ci siano voluti 60 anni dal suicidio prima di ridare dignita’ a questo genio che contribui’ all’esito della seconda guerra mondiale. Per fortuna, come si dice in questi casi, non e’ mai troppo tardi per tornare sui propri passi.

 

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Aerei: come fanno a volare e sicurezza

Attraverso i commenti del  blog, un nostro caro lettore ci ha fatto una domanda, a suo dire, apparentemente molto semplice ma che, come potete verificare molto facilmente, genera tantissima confusione. In sintesi la domanda e’ questa: perche’ si dice che volare in aereo e’ cosi sicuro?

Per poter rispondere a questa domanda, si devono ovviamente scartabellare i numeri ufficiali degli incidenti aerei. Questo ci consente di poter verificare la probabilita’ di un incidente aereo rapportato, ad esempio, a quelli ben piu’ noti automobilistici. Partendo da questa domanda, mi sono pero’ chiesto qualcosa in piu’: sappiamo veramente perche’ gli aerei riescono a volare? Anche questa potrebbe sembrare una domanda molto semplice. Si tratta di una tecnologia conosciuta da diversi decenni eppure, incredibile ma vero, non tutti sanno perche’ questi enormi oggetti riescono a stare in aria. Facendo un giro su internet, ho scoperto come anche molti siti di divulgazione della scienza fanno delle omissioni o dicono cose formalmente sbagliate.

Detto questo, credo sia interessante affrontare un discorso piu’ ampio prima di poter arrivare a rispondere alla domanda sugli incidenti aerei.

Partiamo dalle basi, come sapete ruolo fondamentale nel volo aereo e’ quello delle ali. Mentre il motore spinge in avanti l’apparecchio, le ali hanno la funzione di far volare l’aereo. Ora, per poter restare in quota, o meglio per salire, senza dover parlare di fisica avanzata, c’e’ bisogno di una forza che spinga l’aereo verso l’alto e che sia maggiore, o al limite uguale per rimanere alle stessa altezza, del peso dell’aereo stesso.

Come fanno le ali ad offrire questa spinta verso l’alto?

Forze agenti sull’ala durante il volo

Tutto il gioco sta nel considerare l’aria che scorre intorno all’ala. Vediamo la figura a lato per capire meglio. L’aria arriva con una certa velocita’ sull’ala, attenzione questo non significa che c’e’ vento con questa velocita’ ma, pensando al moto relativo dell’aereo rispetto al suolo, questa e’ in prima approssimazione la velocita’ stessa con cui si sta spostando l’aereo. Abbiamo poi il peso dell’aereo che ovviamente e’ rappresentato da una forza che spinge verso il basso. D e’ invece la resistenza offerta dall’ala. Vettorialmente, si stabilisce una forza L, detta “portanza”, che spinge l’aereo verso l’alto.

Perche’ si ha questa forza?

Come anticipato, il segreto e’ nell’ala, per la precisione nel profilo che viene adottato per questa parte dell’aereo. Se provate a leggere la maggiorparte dei siti divulgativi, troverete scritto che la forza di portanza e’ dovuta al teorema di Bernoulli e alla differenza di velocita’ tra l’aria che scorre sopra e sotto l’ala. Che significa? Semplicemente, l’ala ha una forma diversa nella parte superiore, convessa, e inferiore, quasi piatta. Mentre l’aereo si sposta taglia, come si suole dire, l’aria che verra’ spinta sopra e sotto. La differenza di forma fa si che l’aria scorra piu’ velocemente sopra che sotto. Questo implica una pressione maggiore nella parte inferiore e dunque una spinta verso l’alto. Per farvi capire meglio, vi mostro questa immagine:

Percorso dell’aria lungo il profilo alare

Come trovate scritto in molti siti, l’aria si divide a causa del passaggio dell’aereo in due parti. Vista la differenza di percorso tra sopra e sotto, affinche’ l’aria possa ricongiungersi alla fine dell’ala, il fluido che scorre nella parte superiore avra’ una velocita’ maggiore. Questo crea, per il teorema di Bernoulli, la differenza di pressione e quindi la forza verso l’alto che fa salire l’aereo.

Spiegazione elegante, semplice, comprensibile ma, purtroppo, fortemente incompleta.

Perche’ dico questo?

Proviamo a ragionare. Tutti sappiamo come vola un aereo. Ora, anche se gli aerei di linea non lo fanno per ovvi motivi, esistono apparecchi acrobatici che possono volare a testa in giu’. Se fosse vero il discorso fatto, il profilo dell’ala in questo caso fornirebbe una spinta verso il basso e sarebbe impossibile rimanere in aria.

Cosa c’e’ di sbagliato?

In realta’ non e’ giusto parlare di spiegazione sbagliata ma piuttosto bisogna dire che quella data e’ fortemente semplificata e presenta, molto banalmente come visto, controesempi in cui non e’ applicabile.

Ripensiamo a quanto detto: l’aria scorre sopra e sotto a velocita’ diversa e crea la differenza di pressione. Chi ci dice pero’ che l’aria passi cosi’ linearmente lungo l’ala? Ma, soprattutto, perche’ l’aria dovrebbe rimanere incollata all’ala lungo tutto il percorso?

La risposta a queste domande ci porta alla reale spiegazione del volo aereo.

L’effetto Coanda sperimentato con un cucchiaino

Prima di tutto, per capire perche’ l’aria rimane attaccata si deve considerare il profilo aerodinamico e il cosiddetto effetto Coanda. Senza entrare troppo nella fisica, questo effetto puo’ semplicemente essere visualizzato mettendo un cucchiaino sotto un lieve flusso d’acqua. Come sappiamo bene, si verifica quello che e’ riportato in figura. L’acqua, che cosi’ come l’aria e’ un fluido, scorre fino ad un certo punto lungo il profilo del metallo per poi uscirne. Questo e’ l’effetto Coanda ed e’ quello che fa si che l’aria scorra lungo il profilo alare. Questo pero’ non e’ ancora sufficiente.

Nella spiegazione del volo utilizzando il teorema di Bernoulli, si suppone che il moto dell’aria lungo l’ala sia laminare, cioe’, detto in modo improprio, “lineare” lungo l’ala. In realta’ questo non e’ vero, anzi, un moto turbolento, soprattutto nella parte superiore, consente all’aria di rimanere maggiormente attaccata evitando cosi’ lo stallo, cioe’ il distaccamento e la successiva diminuzione della spinta di portanza verso l’alto.

In realta’, quello che avviene e’ che il moto dell’aria lungo il profilo compie una traiettoria estremamente complicata e che puo’ essere descritta attraverso le cosiddette equazioni di Navier-Stokes. Bene, allora scriviamo queste equazioni, risolviamole e capiamo come si determina la portanza. Semplice a dire, quasi impossibile da fare in molti sistemi.

Cosa significa?

Le equazioni di Navier-Stokes, che determinano il moto dei fluidi, sono estremamente complicate e nella maggior parte dei casi non risolvibili esattamente. Aspettate un attimo, abbiamo appena affermato che un aereo vola grazie a delle equazioni che non sappiamo risolvere? Allora ha ragione il lettore nel chiedere se e’ veramente sicuro viaggiare in aereo, praticamente stiamo dicendo che vola ma non sappiamo il perche’!

Ovviamente le cose non stanno cosi’, se non in parte. Dal punto di vista matematico e’ impossibile risolvere “esattamente” le equazioni di Navier-Stokes ma possiamo fare delle semplificazioni aiutandoci con la pratica. Per poter risolvere anche in modo approssimato queste equazioni e’ necessario disporre di computer molto potenti in grado di implementare approssimazioni successive. Un grande aiuto viene dalla sperimentazione che ci consente di determinare parametri e semplificare cosi’ la trattazione matematica. Proprio in virtu’ di questo, diviene fondamentale la galleria del vento in cui vengono provati i diversi profili alari. Senza queste prove sperimentali, sarebbe impossibile determinare matematicamente il moto dell’aria intorno al profilo scelto.

In soldoni, e senza entrare nella trattazione formale, quello che avviene e’ il cosiddetto “downwash” dell’aria. Quando il fluido passa sotto l’ala, viene spinto verso il basso determinando una forza verso l’alto dell’aereo. Se volete, questo e’ esattamente lo stesso effetto che consente agli elicotteri di volare. In quest’ultimo caso pero’, il downwash e’ determinato direttamente dal moto dell’elica.

Detto questo, abbiamo capito come un aereo riesce a volare. Come visto, il profilo dell’ala e’ un parametro molto importante e, ovviamente, non viene scelto in base ai gusti personali, ma in base ai parametri fisici del velivolo e del tipo di volo da effettuare. In particolare, per poter mordere meglio l’aria, piccoli velivoli lenti hanno ali perfettamente ortogonali alla fusoliera. Aerei di linea piu’ grandi hanno ali con angoli maggiori. Al contrario, come sappiamo bene, esistono caccia militari pensati per il volo supersonico che possono variare l’angolo dell’ala. Il motivo di questo e’ semplice, durante il decollo, l’atterraggio o a velocita’ minori, un’ala ortogonale offre meno resitenza. Al contrario, in prossimita’ della velocita’ del suono, avere ali piu’ angolate consente di ridurre al minimo l’attrito viscoso del fluido.

Ultimo appunto, i flap e le altre variazioni di superficie dell’ala servono proprio ad aumentare, diminuire o modificare intensita’ e direzione della portanza dell’aereo. Come sappiamo, e come e’ facile immaginare alla luce della spiegazione data, molto importante e’ il ruolo di questi dispositivi nelle fasi di decollo, atterraggio o cambio quota di un aereo.

In soldoni dunque, e senza entrare in inutili quanto disarmanti dettagli matematici, queste sono le basi del volo.

Detto questo, cerchiamo di capire quanto e’ sicuro volare. Sicuramente, e come anticipato all’inizio dell’articolo, avrete gia’ sentito molte volte dire: l’aereo e’ piu’ sicuro della macchina. Questo e’ ovviamente vero, se consideriamo il numero di incidenti aerei all’anno questo e’ infinitamente minore di quello degli incidenti automobilistici. Ovviamente, nel secondo caso mi sto riferendo solo ai casi mortali.

Cerchiamo di dare qualche numero. In questo caso ci viene in aiuto wikipedia con una pagina dedicata proprio alle statistiche degli incidenti aerei:

– Wiki, incidenti aerei

Come potete leggere, in media negli ultimi anni ci sono stati circa 25 incidenti aerei all’anno, che corrispondono approssimativamente ad un migliaio di vittime. Questo numero puo’ oscillare anche del 50%, come nel caso del 2005 in cui ci sono state 1454 vittime o nel 2001 in cui gli attentati delle torri gemelle hanno fatto salire il numero. La maggiorparte degli incidenti aerei sono avvenuti in condizioni di meteo molto particolari o in fase di atterraggio. Nel 75% degli incidenti avvenuti in questa fase, gli aerei coinvolti non erano dotati di un sistema GPWS, cioe’ di un sistema di controllo elettronico di prossimita’ al suolo. Cosa significa? Un normale GPS fornisce la posizione in funzione di latitudine e longitudine. Poiche’ siamo nello spazio, manca dunque una coordinata, cioe’ la quota a cui l’oggetto monitorato si trova. Il compito del GPWS e’ proprio quello di fornire un sistema di allarme se la distanza dal suolo scende sotto un certo valore. La statistica del 75% e’ relativa agli incidenti avvenuti tra il 1988 e il 1994. Oggi, la maggior parte degli aerei civili e’ dotato di questo sistema.

Solo per concludere, sempre in termini statistici, e’ interessante ragionare, in caso di incidente, quali siano i posti lungo la fusoliera piu’ sicuri. Attenzione, prendete ovviamente questi numeri con le pinze. Se pensiamo ad un aereo che esplode in volo o che precipita da alta quota, e’ quasi assurdo pensare a posti “piu’ sicuri”. Detto questo, le statistiche sugli incidenti offrono anche una distribuzione delle probabilita’ di sopravvivenza per i vari posti dell’aereo.

Guardiamo questa immagine:

Statistiche della probabilita’ di sopravvivenza in caso di incidente aereo

Come vedete, i posti piu’ sicuri sono quelli a prua, cioe’ quelli piu’ vicini alla cabina di pilotaggio ma esiste anche una distribuzione con picco di sicurezza nelle file centrali vicino alle uscite di emergenza. Dal momento che, ovviamente in modo grottesco, i posti a prua sono quelli della prima classe, il fatto di avere posti sicuri anche dietro consente di offrire una minima ancora di salvataggio anche ad i passeggeri della classe economica.

Concudendo, abbiamo visto come un aereo riesce a volare. Parlare solo ed esclusivamente di Bernoulli e’ molto riduttivo anche se consente di capire intuitivamente il principio del volo. Questa assunzione pero’, presenta dei casi molto comuni in cui non e’ applicabile. Per quanto riguarda le statistiche degli incidenti, l’aereo resta uno dei mezzi piu’ sicuri soprattutto se viene confrontato con l’automobile. Come visto, ci sono poi dei posti che, per via della struttura ingegneristica dell’aereo, risultano statisticamente piu’ sicuri con una maggiore probabilita’ di sopravvivena in caso di incidente.

 

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Dafne e KLOE: alte energie in Italia

In questi mesi, diversi lettori mi hanno chiesto di cosa mi occupassi precisamente. Come abbiamo imparato a conoscere attraverso alcuni articoli specifici, la fisica delle alte energie e’ molto vasta, con diversi esperimenti sparsi per il mondo. Nel mio caso specifico, ho partecipato e partecipo tutt’ora a diversi progetti in Italia, in Svizzera e negli Stati Uniti. Per darvi un’idea piu’ precisa, vorrei in questo articolo parlarvi di uno di questi progetti, KLOE, al quale sono per motivi affettivi piu’ legato, e che si trova ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Perche’ sono affezionato a questo esperimento? Semplice, oltre a trovarsi nel paese in cui sono nato, cresciuto ed in cui tutt’ora vivo, proprio su questo esperimento ho iniziato la mia carriera di fisico nel 2003, prima con la tesi di laurea, poi con il dottorato di ricerca e su cui, ancora oggi, lavoro.

Prima di tutto, e’ necessario che vi dia qualche informazione aggiuntiva. Purtroppo, mentre tutti hanno sentito parlare di CERN e LHC, pochi sanno che anche in Italia si fanno studi importanti e molto sofisticati di fisica delle alte energie. I laboratori Nazionali di Frascati sono il piu’ grande laboratorio di Fisica delle alte energie dell’INFN. Sono stati fondati nel 1955 e proprio qui e’ nata la fisica degli acceleratori. Da un’intuizione di Bruno Touschek proprio a Frascati e’ stata realizzata AdA nel 1960. Cosa sarebbe Ada? Come sapete, nei moderni acceleratori quello che si fa e’ far girare fasci di particelle ad altissima energia per farli poi scontrare in un punto preciso. Da questo scontro, grazie alla relazione di Einstein E=mc^2, possiamo creare particelle diverse da studiare per comprendere importanti meccanismi della natura. Facendo aumentare l’energia, possiamo di volta in volta scoprire particelle nuove. Fino al 1960, quest’idea nemmeno esisteva. Grazie all’esperimento AdA, che sta per Anello di Accumulazione, venne dimostrato come fosse possibile impacchettare fasci di particelle, farle muovere su orbite circolari e poi farle scontrare in un punto deciso a priori. Grazie proprio ad AdA vennero compresi importanti effetti di fisica dei fasci, importanti ancora oggi, tra questi, ad esempio, il cosiddetto Effetto Touchek dovuto all’interazione delle particelle nello stesso pacchetto.

Dal punto di vista delle particelle, AdA non scopri’ nessuna particella nuova. Questo e’ naturale se vedete la foto:

AdA: anello di accumulazione

L’esperimento aveva un diametro di poco superiore al metro ed un’energia bassissima. Nonostante questo, AdA apri’ la strada ai futuri acceleratori. Subito dopo AdA, sempre a Frascati, si inizio’ a studiare qualcosa di piu’ grande, un vero e proprio collissore si particelle che oltre a far circolare i fasci, potesse accelerarli e curvarli. Nel 1967 venne dunque innaugurato Adone, che sta appunto per Big-AdA. Eccovi una foto di Adone:

Adone ai Laboratori Nazionali di Frascati

Si tratta di un anello vero e proprio, molto piu’ simile a quelli attuali, con un diametro inferiore ai 100 metri e che poteva raggiungere la folle energia per l’epoca di 3GeV, ottenuta facendo scontrare fasci di elettroni e positroni. Per fare un confronto, oggi LHC e’ stato progettato per avere un’energia di 14TeV, cioe’ 14000GeV. Adone e’ stato il primo acceleratore moderno della storia. Capite dunque che la fisica dei collissori e’ nata a Frascati, laboratorio con una grandissima tradizione in questo settore e che, ancora oggi, ricopre un ruolo importante nei laboratori di tutto il mondo.

Ora cosa si studia a Frascati? Oggi in questi laboratori ci sono tantissimi gruppi che si occupano di fisica nucleare, fisica delle alte energie, astrofisica, astroparticelle, fisica della materia, fisica medica. Tra questi settori, un ruolo fondamentale e’ ricorperto ancora oggi dala fisica degli acceleratori e dal progetto KLOE a Dafne.

Dafne, il collisore attualmente in funzione ai Laboratori di Frascati

Dafne e’ l’attuale collissore dei laboratori che ha preso i primi dati utili nel 2000. Si tratta di sistema costituito da due anelli, uno per elettroni ed uno per positroni, che vengono fatti scontrare ad un’energia di poco superiore ad 1GeV. Perche’ un’energia cosi’ bassa? Al contrario di LHC, che e’ un esperimento di scoperta, in cui dunque si deve raggiungere la massima energia possibile per creare nuove particelle, Dafne e’ una macchina di precisione. Questa categoria di anelli, lavorano ad un’energia ben precisa, calibrata per massimizzare la produzione di determinate particelle. Nel caso di Dafne, la macchina e’ una fabbrica di mesoni Phi, Phi-factory.

Di modello standard, materia strana, antimateria, ecc, abbiamo parlato in questi post:

– Piccolo approfondimento sulla materia strana

– Due parole sull’antimateria

– Antimateria sulla notra testa!

– Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

– La materia oscura

Cosa sarebbe invece la Phi? Detto molto semplicemente, si tratta di una risonanza, cioe’ uno stato legato tra due quark (uno strange ed un anti-strange), che vive un tempo brevissimo dopo di che decade in qualche altra cosa. Tra i possibili canali di decadimento, tra i piu’ probabili ci sono quelli in coppie di Kaoni. Attenzione, il discorso sembra complicato, ma non lo e’. In fisica, ogni particella ha il suo nome. I kaoni sono soltanto una famiglia di particelle in cui rientrano diversi elementi: K carichi, K neutri, K lunghi, K corti, ecc.

Bene, a Dafne si vogliono studiare questi Kaoni e per produrli e’ necessario avere una macchina in grado di creare tantissime Phi. Perche’?

In questo articolo:

– E parliamo di questo Big Bang

abbiamo parlato del meccanismo del Big Bang, vedendo come in seguito a questa esplosione, si e’ verificato uno sbilancio tra materia ed antimateria, che ha portato alla scomparsa della seconda e alla formazione di un universo di materia. Se ben ricordate, abbiamo anche detto come, dal punto di vista teorico, questo meccanismo e’ teoricamente possibile supponendo che siano avvenute determinate condizioni, dette di Sacharov. Tra queste, vi e’ una violazione di CP, cioe’ proprio uno squilibrio tra materia ed antimateria che porta nei decadimenti a preferire stati finali piu’ ricchi di materia.

Cosa c’entrano i kaoni con la violazione di CP?

Nel 1974, decadimenti con violazione di CP venero osservati per la prima volta per un membro della famiglia dei Kaoni, il K long. Ad oggi, oltre che nei Kaoni, la violazione di CP e’ stata osservata anche nei mesoni B. Detto questo, capite bene l’importanza di questi studi. Comprendere a fondo la violazione di CP e le sue conseguenze, ci permette di capire meglio l’origine stessa dell’universo.

L’esperimento operante a Dafne e che studia proprio i decadimenti delle particelle e’ KLOE, un complesso sistema di rivelatori pensato per registrare ed osservare tutte le particelle che entrano nei vari decadimenti.

L’esperimento KLOE installato all’interno di Dafne

Attraverso i dati raccolti e’ possibile ricostruire l’intero evento e capire che tipologia di decadimento e’ avvenuto. Per fare questo sono necessari diversi rivelatori, ognuno specializzato per determinate particelle, pensati e realizzati in modo del tutto unico direttamente ai laboratori di Frascati.

Perche’ ancora oggi a distanza di anni KLOE e Dafne sono in funzione?

Vista la rarita’ dei decadimenti che si vogliono studiare, e’ necessario raccogliere un campione molto vasto di dati. Detto in altri termini, poiche’ la probabilita’ di avere il decadimento che cercate e’ molto bassa, dovete raccogliere un campione molto grande di Phi per poter avere la statistica necessaria a fare questi studi.

KLOE ha preso dati fino al 2006 raccogliendo un campione cospicuo di Phi. Oltre alla violazione di CP,  KLOE ha posto importanti limiti in tantissimi decadimenti, studiato la gravita’ quantistica, osservato per la prima volta decadimenti mai visti prima, ecc. Tutti risultati di prim’ordine che hanno dato lustro alla fisica delle alte energie in Italia.

Nel 2008 e’ stato poi pensato, sempre a Frascati, un nuovo meccanismo di collissione dei fasci che permetterebbe a KLOE di raggiungere “luminosita’” piu’ elevate, cioe’, modificando solo la zona di interazione dei fasci, si potrebbero accumulare molti piu’ dati a partita’ di tempo. Questa modifica e’ importantissima per un esperimento di precisione come KLOE che dunque potrebbe andare a studiare nuovi settori e migliorare notevolmente i canali gia’ studiati. Proprio per questo motivo, si e’ deciso di iniziare un nuovo periodo di presa dati per KLOE.

Cosa e’ successo tra il 2009 e il 2013?

In questo periodo di tempo, KLOE, costruito come detto un decennio prima, ha pensato di realizzare nuovi rivelatori da installare vicino alla zona di interazione, proprio per migliorare la sua sensibilita’ sfruttando idee nuove e le ultime migliorie pensate in questi anni. Questi nuovi dispositivi sono rivelatori molto complessi e compatti che hanno richiesto diversi anni prima di essere ottimizzati e realizzati. Prima di questa estate, i nuovi rivelatori sono stati installati con successo ed in questi giorni si sta lavorando per ottimizzare il tutto e prepararci alla nuova presa dati dell’esperimento KLOE, ora chiamato KLOE-2. L’accensione di tutto il sistema e’ prevista per il 9 settembre, giorno di inizio di una lunga presa dati che portera’ sicuramente a nuovi ed importanti studi.

Come potete capire, la fisica delle alte energie non e’ riservata al CERN. I fisici italiani, oltre ad avere ruoli importanti nei grandi laboratori del mondo, sono anche attivi nel nostro paese con esperimenti di precisione, importantissimi per capire come funziona il nostro universo.

 

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EniGma con Nadir Mura

Dopo l’intervista per “Catastrofi nel Mondo” su Rai 2, in cui avevamo parlato di Nibiru:

– Catastrofi nel mondo

Nella trasmissione EniGma, in onda in Albania sul canale Digitalb, e’ andata in onda un’intervista che avevo rilasciato qualche tempo fa.

Nell’intervista si parlava dei viaggi nel tempo. In particolare, veniva affrontato il discorso della misura sui neutrini del Gran Sasso e di John Titor. Come potete ascoltare, i miei condizionali si sono poi rivelati giusti. La misura del Gran Sasso e’ stata poi smentita perche’ causata da un errore sperimentale, difficile da prevedere e che ha falsato completamente il risultato.

Ecco il video dell’intervista con Nadir Mura, conosciuto anche in Italia perche’ ha lavorato per diverso tempo in Rai:

Se non conoscete l’albanese, potete andare direttamente al minuto 35:40 per ascoltare il mio pezzo.

 

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