I buchi neri non esistono piu’?

Visto che ci e’ stato chiesto da diverse persone, sia sul blog che sul forum, e dal momento che questa notizia ha suscitato una discussione con un’eco enorme sui giornali, credo sia proprio il caso di parlare del famoso ultimo articolo di Stephen Hawking. Sicuramente avrete letto questa notizia su qualche sito o giornale. Come sapete, solo qualche giorno fa il piu’ celebre cosmologo in vita ha reso pubblico un nuovo lavoro riguardante i buchi neri.

Stando a quanto si legge sui giornali, Hawking ha cambiato idea sui buchi neri o meglio, come trovate scritto, secondo lui che e’ stato sicuramente uno dei piu’ grandi studiosi di questi oggetti celesti, i buchi neri non esistono piu’!

Che fine hanno fatto?

Semplice, nell’interpretazione data dai giornali, Hawking ha messo in discussione l’esistenza di quello che viene definito “orizzonte degli eventi”, cioe’ la linea immaginaria di dimercazione della parte piu’ interna dei buchi neri. Se l’orizzonte degli eventi non esiste piu’ allora materia ed energia possono uscire dall’interno verso l’esterno. Come trovate scritto, sotto questa ipotesi, i buchi neri non sono piu’ neri ma sono grigi. Perche’? Semplice, li chiamavamo buchi neri perche’ neanche la luce poteva uscire dal forte campo gravitazionale interno e per questo motivo apparivano neri. Se ora qualcosa puo’ uscire, o meglio quel qualcosa resta intrappolato solo per un certo tempo, non possiamo piu’ vedere questi corpi come neri.

Questo e’ il sunto di quello che potete leggere sui giornali. Come spesso avviene pero’, questa trattazione e’ assolutamente incompleta e, soprattutto, fuorviante per chi la legge.

Cerchiamo di andare con ordine e capire meglio tutta la storia.

Per prima cosa, di buchi neri abbiamo parlato in questo articolo:

– I buchi neri che … evaporano

Come detto, secondo le attuali teorie, il buco nero sarebbe lo stadio ultimo dell’evoluzione di stelle molto massive. Praticamente, la stella che sta morendo si comprime fino a ridursi ad una singolarita’, cioe’ ad un punto. In queste condizioni, la sua massa si concentra in uno spazio molto ristretto con densita’ elevatissima. Si crea dunque un campo gravitazionale molto intenso che possiamo vedere come un inghiottitoio molto profondo in cui materia ed energia cadono dentro senza scampo.

Sempre nel nostro articolo pero’, avevamo parlato in particolare dell’evaporazione dei buchi neri, cioe’ della formazione di coppie di particelle in prossimita’ dell’orizzonte degli eventi di cui una particella cade nel buco mentre l’altra riesce ad uscire sotto forma di radiazione, dando quella che vien detta l’evaporazione dei buchi neri.

Ora, riprendiamo un attimo questi concetti per capire meglio. Per prima cosa, il famoso articolo di Hawking non e’ un vero e proprio lavoro nel senso stretto del termine, ma una comunicazione pubblicata sull’archivio arXiv, e ripreso successivamente dal sito di Nature, e scaricabile a questo link:

– Hawking, arXiv

In maniera molto scherzosa, Hawking ha intitolato questo lavoro “Conservazione dell’informazione e previsioni meteo per i buchi neri”. Non si tratta di un vero e proprio articolo perche’ deve ancora passare il processo di peer review da parte delle riviste del settore. Quella he pero’ ha suscitato molto interesse e’ la frase “there are no black hole”, cioe’ “non ci sono buchi neri” o, in alternativa, “i buchi neri non esistono”. Se una frase del genere viene scritta da uno come Hawking, e’ normale che si crei tutto questo interesse.

Come sapete, e come abbiamo visto nel precedente articolo, ad oggi abbiamo una serie di ipotesi su questi corpi, ma siamo ben lontani dal poter affermare di aver capito come funzionano.

Perche’?

In particolare, se vediamo ai buchi neri pensando al discorso dell’orizzonte degli eventi, arriviamo a far scontrare tra loro meccanica classica, e relativita’, e teoria quantistica. Come detto, se ci fosse un orizzonte degli eventi oltre il quale il forte campo gravitazionale impedisse a materia ed energia di uscire, avremmo quella che si chiama perdita di informazione. Praticamente, qualunque cosa si trovi a passare in prossimita’ del buco nero sarebbe assorbita senza lasciare traccia, cioe’ senza preservare l’informazione.

Per far capire questo concetto, spesso si utilizza l’esempio dell’astronauta che si avventura nel buco nero. Secondo la relativita’, l’uomo non si accorgerebbe di aver passato l’orizzonte degli eventi ma il campo gravitazionale cosi’ intenso, cioe’ con delle variazioni molto forti per piccoli avvicinamenti al centro, stirerebbe il corpo dell’astronauta fino a renderlo simile ad uno spaghetto.

Al contrario, la meccanica quantistica, prevede di poter conservare l’informazione oltre a richiedere che le leggi della fisica siano le stesse in ogni punto dell’universo.

Proprio questa incongruenza tra teoria classica e quantistica, sta facendo discutere non solo i cosmologi da diversi anni. Detto in parole molto semplici, la relativita’ e’ ottima per spiegare le grandi scale del nostro universo, mentre la meccanica quantistica interviene prepotentemente quando parliamo di particelle e dunque mondo microscopico. Se pero’ proviamo a mettere insieme queste teorie, formulando una teoria del tutto, cioe’ valida a tutte le scale, allora cominciano i problemi.

Quando si dice che abbiamo ipotesi assolutamente non verificate sui buchi neri, si intende proprio questo, le teorie formulate fino ad oggi, non sono in grado di spiegare quello che ci aspettiamo anzi vanno in conflitto tra di loro.

Gia’ negli anni scorsi, Hawking si era scontrato, scientificamente parlando, con altri cosmologi che hanno formulato teorie diverse per spiegare, o meglio evitare, la perdita di informazioni al passaggo attraverso l’orizzonte degli eventi. In particolare, si e’ proposta l’esistenza del firewall, cioe’ una linea oltre il quale il corpo dell’astronauta del nostro esempio verrebbe incendiato piuttosto che allungato. In questo modo, si eviterebbero problemi legati alla perdita di informazioni ma verrebbe sempre messo in discussione il principio di equivalenza.

Ora, tra astronauta allungato o bruciato, la comunicazione di Hawking propone una terza affascinante ipotesi. Secondo quanto riportato, l’orizzonte degli eventi sarebbe solo una linea di demarcazione apparente dominata da processi caotici.

Che significa?

In parole povere, materia ed energia rimarrebbero sospese in queste fluttuazioni spaziali aspettando la possibilita’ di uscire. All’uscita pero’, poiche’ dominati da effetti caotici, l’informazione ne uscirebbe preservata ma assolutamente mescolata. Capite dunque perche’ qualcuno parla di “buco grigio”, materia ed energia potrebbero uscire attraverso questo orizzonte apparente che possiamo vedere come un muro del caos.

A parte l’enorme eco che l’articolo ha suscitato perche’ proposto da Hawking, come e’ stato interpretato questo lavoro dagli addetti ai lavori?

Ovviamente, l’ipotesi ha suscitato immediatamente interesse, ma e’ ancora troppo presto per fare qualsiasi ragionamento o trarre conclusioni. Come detto in precedenza, non sapevamo con precisione come funziona un buco nero e continuiamo a non saperlo. Praticamente Hawking ha solo proposto una teoria alternativa ma dettata solo da un esperimento mentale. Come avrete visto da soli nell’articolo linkato, non vi e’ nessuna trattazione fisica o matematica di quanto proposto. Sicuramente, a questo articolo seguiranno altri lavori piu’ specifici, ma ora e’ ancora troppo presto per credere o confutare una teoria di questo tipo. Sicuramente, poiche’ Hawking non e’ assolutamente uno sprovveduto, dovremmo aspettarci altri lavori piu’ specifici e con trattazioni piu’ scientifiche delle sue idee.

Concludendo, quanto proposto da Stephen Hawking non rivoluziona assolutamente nulla. Come visto, siamo in un campo assolutamente non compreso della fisica e il lavoro da cui siamo partiti propone solo una nuova chiave di lettura dell’orizzonte degli eventi che, se vogliamo, e’ la parte piu’ oscura dei buchi neri, permettetemi scientificamente di continuare a chiamarli cosi’. A questo punto, non ci resta che aspettare altri articoli con trattazioni piu’ specifiche e su cui ci sara’ sicuramente da discutere.

 

”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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Nube assassina dallo spazio

Nella solita sezione dedicata a queste proposte:

– Hai domande o dubbi

un nostro caro lettore ci ha chiesto informazioni riguardo ad una notizia che, soprattutto negli ultimi giorni, sta facendo molto discutere sul web e ha fornito nuova linfa ai tanti siti catastrofisti che, diciamocela tutta, dopo il 21 dicembre 2012 sono rimasti un po’ a corto di idee.

Di cosa si tratta?

Cerchero’ di farvela molto breve. Anche se sul web girano molte versioni, con dettagli piu’ o meno fantasiosi, il succo e’ pressapoco questo: una massiccia nube di “qualcosa” si sarebbe staccata dal centro della nostra galassia, la Via Lattea, e starebbe per raggiungere ad altissima velocita’ il nostro pianeta. Su cosa sia questo “qualcosa” ognuno ci mette del suo: antimateria, una soluzione acida, antiparticelle. Nonostante questo, il risultato e’ sempre lo stesso: quando la nube raggiungera’ la Terra, e manca ovviamente molto poco, il nostro mondo verra’ spazzato via. Anzi, per dirvela con le stesse parole, l’effetto del passaggio di questa nube sara’ come l’acqua buttata su un foglio scritto con inchiostro, tutto si dissolvera’ a causa dell’interazione tra la materia che costituisce il nostro pianeta e quel qualcosa che forma la nube.

Quanto tempo resta? Ovviamente molto poco, qualcuno parla di giorni, altri di mesi, ma l’ora e’ comunque prossima. Possibile che non se ne sia accorto nessuno? Ma dai, possibile che nessuno se ne sia accorto? Ovviamente qualcuno c’e’, indovinate chi? Ma ovvio, la NASA! Come al solito pero’, i tecnici dell’ente spaziale americano hanno scoperto questa nube e la stanno continuamente monitornando. Purtroppo, per evitare problemi di ordine pubblico, che cuore nobile che hanno, evitano di dirlo ai comuni mortali che tanto sarebbero destinati lo stesso a morire.

Per fortuna, come nei migliori film di fantascienza americani, c’e’ il solito eroe, il buono del film, che si accorge di tutto e cerca di avvisare gli abitanti della Terra. Questo qualcuno e’ uno scienziato, l’astrofisico inglese Albert Shervinsky. Avete capito bene, mica uno qualsiasi, addirittura un astrofisico. Sapete dove lavora il buono del nostro film? All’universita’ di Cambridge, quindi non un’istituzione da quattro soldi.

Cosa dire, c’e’ un buco nero che butta una nube di qualcosa di distruttivo, la nube sta arrivando sulla Terra e un astrofisico di un’importante universita’ se ne accorge. Detto questo, non resta altro da fare che pregare prima che la fine giunga sotto forma di nube spaziale.

Attenzione, forse, e dico forse, prima di pregare o lasciarsi prendere dal panico e’ il caso di leggere meglio la storia che gira sul web e che tanto sta facendo discutere.

Siamo proprio sicuri che questa storia sia verosimile?

Come potete immaginare, anche dal mio tono goliardico utilizzato fino a questo punto, la storia e’ una vera e propria bufala, tra l’altro anche orchestrata in modo pessimo.

Torniamo di nuovo seri e ragioniamo su quanto detto fino a questo punto.

Prima di tutto, c’e’ una nube esplusa da un buco nero o meglio dal buco nero al centro della nostra galassia. Di questo buco nero, anche noto come Sagitarius A, abbiamo parlato in dettaglio in questo articolo:

– Nexus 2012: bomba a orologeria

A parte che e’ un buco nero supermassivo e occupa la parte centrale della nostra Galassia, questo buco nero e’ solo un buco nero. Con questo intendo dire che il suo comportamento e’ molto ben descritto da quello che sappiamo su questa classe di oggetti celesti. Come visto in questo articolo:

– I buchi neri che … evaporano

secondo la teoria di Hawking i buchi neri possono evaporare, cioe’ emettere particelle verso l’esterno diminuendo nel corso del tempo la loro massa. Questo e’ un meccanismo noto e di cui abbiamo gia’ parlato in dettaglio. L’evaporazione e’ l’unico modo in cui una parte di materia esce all’esterno del buco nero, per definizione spazio in cui la materia viene assorbita a causa dell’elevatissima gravita’.

Perche’ dico questo?

Anche se fosse, un buco nero puo’ emettere radiazione all’esterno attraverso l’evaporazione, ma sempre di particelle ordinarie si tratta. Se anche, per assurdo, pensassimo che un qualcosa venisse emesso dal buco nero, sarebbe sempre qualcosa di materia ordinaria. E’ completamente assurdo pensare che questo qualcosa, ripeto fatto di materia ordinaria, se incontrasse la Terra la dissolverebbe nel nulla. Per tentare di giustificare questa affermazione, alcuni siti, come visto, inventano che questo qualcosa emesso dal buco nero sia antimateria. Come visto nell’articolo precedente sull’evaporazione, questa affermazione e’ assolutamente non giustificata.

Altra considerazione non da poco, il nostro Sagitarius A si trova ad una distanza stimata di circa 26000 anni luce dalla Terra. Ora, se un qualcosa venisse emesso dal buco nero in direzione della Terra, supponendo che questo qualcosa viaggi alla velocita’ della luce, allora servirebbero 26000 anni prima di arrivare a colpirci. Con 26000 anni di tempo, non credo sia il caso di preoccuparci.

Da dove nasce questa storia cosi’ assurda?

E’ interessante rispondere a questa domanda se non altro per capire come vengono create queste bufale che ormai quotidianamente ci offrono divertenti storielle da leggere online.

La bufale della nube emessa dal centro galattico verso la nostra Terra e’ in realta’ una storia vecchia gia’ di qualche anno. In rete si trova infatti un articolo del 2005 che parlava dell’osservazione di questa nube:

– Pravda.ru, nube dal centro galattico

Per chi non lo conoscesse, questo sito e’ assolutamente affidabile o meglio offre sempre una certezza: se leggete una notizia in rete e non sapete se sia vera o meno, controllate Pravda. ru. Se la stessa notizia la trovate anche qui, allora potete essere sicuri che si tratta di una bufala!

Perche’ proprio ora e’ stata ritirata fuori?

Anche per questo c’e’ una spiegazione. Gia’ da questa estate, si parlava dell’osservazione di una nube di gas che e’ passata in prossimita’ di Sagitarius A. Attenzione, qui parliamo di misure reali fatte da osservatori in orbita. A causa della fortissima gravita’ vicino al centro, la nube aveva mostrato dinamiche molto particolari che avevano permesso agli studiosi di poter capire alcuni importanti parametri del buco nero super massivo. Su youtube si trova anche un video pubblicato dall’INAF in cui si parla di questa osservazione:

Il diffondersi di questa notizia aveva ovviamente creato la distorsione di cui stiamo parlando, alimentata anche dal vecchio articolo bufala che gia’ girava in rete.

Prima di chiudere, proprio per non lasciare niente al caso, c’e’ ancora un altro punto  di cui parlare. Come visto, anche se ci sono varie vesioni della storia, tutte sono concordi sull’eroe buono pronto a diffondere la notizia al popolo, l’astrofisico Albert Shervinsky dell’universita’ di Cambridge.

Chi e’ costui?

Come nella migliore tradizione delle bufale, non esiste nessun astrofisico con questo nome, tantomeno all’universita’ di Cambridge.

Come verificare questo?

Semplice, andiamo a vedere nel sito dell’universita’ citata. Ci sono due dipartimenti papabili in cui potrebbe lavorare un astrofisico, uno e’ quello di fisica, l’altro e’ il dipartimento di astronomia. Bene, andiamo alle pagine corrispondenti in cui troviamo tutti i membri affiliati:

– Cambridge, dipartimento di Fisica

– Cambridge, dipartimento di Astronomia

Come mostrato, non esiste nessun astrofisico in questa universita’ con il nome citato nella notizia.

Concludendo, anche in questo caso si tratta della solita bufala o meglio del soito tentativo vano dei siti catastrofisti alla disperata ricerca di un qualcosa utile per sostituire l’ormai tramontato 21 Dicembre 2012. Come visto, la notizia di una nube sparata dal centro della galassia verso la Terra e’ solo la riproposizione di una vecchia bufala del 2005, ritirata fuori dopo le osservazioni in orbita su Sagitarius A. A parte queste osservazioni, tutto cio’ che e’ contenuto nella notizia e’ una libera produzione della fantasia di qualche buontempone.

 

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I buchi neri che … evaporano

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.

Le forze di marea

Nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

E’ stata posta una nuova domanda molto interessante e che credo sia il caso di discutere subito. Prima di cominciare, vi ricordo che questa sezione e’ stata appositamente creata per far si che chiunque possa richiedere argomenti specifici che, qualora non ancora trattati, verranno poi affrontati negli articoli al fine di stimolare una discussione costruttiva tra tutti i lettori.

Premesso questo, la domanda riguarda le cosiddette “forze mareali” o “di marea”.

Di cosa si tratta?

Partiamo, al solito, da quello che e’ noto a tutti: i pianeti dell’universo ruotano intorno al Sole grazie alla forza di gravita’ che li tiene uniti. Allo stesso modo, a distanze minori, molti pianeti del sistema solare presentano dei satelliti orbitanti intorno a loro. Ovviamente, anche questi sono tenuti insieme dalla forza di gravita’.

Ecco un primo risultato interessante e che spesso passa inosservato. Lo studio e la formulazione matematica della forza di gravita’, fatta per la prima volta da Newton, prende il nome di “teorie della gravitazione universale”. L’aggettivo “universale” non e’ assolutamente messo li per caso, ma sta ad indicare come la validita’ di questa legge sia vera a scale estremamente diverse tra loro. Se noi rimaniamo attaccati alla Terra e perche’ c’e’ la forza di gravita’. Se la Terra ruota intorno al Sole e’ perche’ c’e’ la forza di gravita’. Allo stesso modo, la rotazione del sistema solare intorno al centro della Galassia, cosi’ come il moto della Galassia stessa e’ possibile grazie alla forza di gravita’. Detto questo, capite bene perche’ viene attribuito l’aggettivo universale a questa legge.

Dal punto di vista fisico, due qualsiasi masse poste ad una certa distanza si attraggono secondo una forza direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Come anticipato questo e’ vero per due qualsiasi masse estese nello spazio.

Per andare avanti, concentriamoci pero’ sulla domanda fatta e dunque parliamo di forze di marea. Come e’ noto, l’innalzamento e l’abbassamento del livello delle acque sulla Terra e’ dovuto alla Luna, anche se, come vedremo, anche il Sole ha il suo contributo.

Alla luce di quanto detto prima, se la Terra attrae la Luna, ed e’ vero il viceversa, come mai i due corpi non vanno uno verso l’altro finendo per scontrarsi?

Il segreto della stabilita’ delle orbite e’ appunto nel moto di rotazione della Luna intorno alla Terra. Questo movimento genera una forza centrifuga diretta verso l’esterno che stabilizza il moto. Questo e’ lo stesso effetto che trovate per qualsiasi corpo in rotazione nell’universo. Per essere precisi, due corpi in rotazione tra loro, ruotano intorno al centro di massa del sistema. Nel caso di Terra e Luna, la differenza tra le masse e’ cosi’ grande che il centro di massa cade molto vicino al centro della Terra.

Detto questo, abbiamo capito perche’ il sistema puo’ ruotare stabilmente, ma ancora non abbiamo capito da dove si originano le maree.

Come anticipato, l’intensita’ della forza di attrazione gravitazionale e’ inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Bene, rimaniamo nell’esempio Terra-Luna. L’attrazione subita dal nostro satellite per opera della Terra, non sara’ identica in ogni punto della Luna. Mi spiego meglio, provate a guardare questo disegno:

Forze di marea subite per attrazione gravitazionale

Il lato piu’ vicino all’altro pianeta subira’ un’attrazione maggiore dal momento che la distanza tra i due corpi e’ piu’ piccola. Questo e’ vero ogni qual volta siamo in presenza di corpi grandi. Analogamente, prendendo in esame il contributo centrifugo, la forza risultante tendera’ a spingere il lato vicino verso l’altro pianeta e allontare il lato lontano.

Ragioniamo su quanto detto senza perderci. Abbiamo un corpo esteso ad una certa distanza da qualcosa che lo attrae. Questa attrazione dipende dalla distanza tra i due corpi. Dal momento che abbiamo un corpo esteso, il lato che guarda il centro di attrazione sara’ necessariamente piu’ vicino subendo una forza maggiore rispetto al lato lontano.

Bene, questa differenza tra le interazioni tende ad allungare il corpo cioe’ a farlo passare da una sfera ad un elissoide. Queste sono appunto le forze di marea.

Quali effetti possiamo avere?

Nell’immagine riportata prima, si vedevano proprio le forze di marea esercitata dalla Luna sulla Terra. Come vedete, il lato verso la Luna e quello diametralmente opposto tendono ad allungarsi, provocando dunque un innalzamento delle acque. Negli punti perpendicolari al sistema invece, si avra’ uno schiacciamento e dunque un abbassamento del livello delle acque. Ecco spiegato come avvengono le maree. Ovviamente, poiche’ tutto il sistema e’ in movimento, i punti con alta e bassa marea cambieranno nel corso della giornata, presentando due cicli completi nell’arco del giorno.

Domanda lecita: perche’ nel calcolo delle maree consideriamo solo gli effetti della Luna trascurando completamente il Sole? Come sappiamo, la massa del Sole e’ notevolmente maggiore di quella della Luna quindi ci si aspetterebbe un contributo dominante. Come visto, le forze mareali si generano perche’ ci sono differenze significative tra l’attrazione subita da un lato del pianeta rispetto all’altro. Dal momento che la distanza tra la Terra e il Sole e’ molto piu’ elevata di quella Terra-Luna, la differenza di intensita’ dovuta all’attrazione solare e’ molto meno marcata. Detto in altri termini, a distanze maggiori un corpo esteso puo’ essere approssimato come un punto e dunque e’ molto piccola la forza di marea che si genera.

Effetti misurabili si possono avere quando Sole, Terra e Luna sono allineati, come avviene nel novilunio, dal momento che i contributi si sommano. In questo caso si possono dunque avere livelli di marea massimi, anche noti come maree sigiziali, cioe’ in cui la differenza di altezza tra alta e bassa marea raggiunge il picco.

Analogamente a quanto visto, anche la Luna subisce una forza di marea da parte della Terra. Dal momento pero’ che la Luna non e’ ricoperta da oceani, la resistenza meccanica alla distorsione e’ molto maggiore. In questo caso, l’effetto misurabile e’ una differenza di qualche kilometro tra l’asse rivolto verso la Terra e quello perpendicolare, tale da far apparire il nostro satellite come un elissoide.

Altro effetto delle forze di marea tra corpi estesi vicini e’ la sincronizzazione della rotazione. Come tutti sanno, la Luna rivolge sempre la stessa faccia verso la Terra. Detto in altri termini, a meno di “oscillazioni” che si registrano, un osservatore sulla Terra riesce a vedere sempre la stessa porzione di Luna o meglio, un lato della stessa rimane sempre invisibile al nostro sguardo, il cosiddetto “lato oscuro della Luna”.

Perche’ si ha questo comportamento?

Come anticipato, questo e’ dovuto alla rotazione sincrona della Luna intorno alla Terra. Detto molto semplicemente, il periodo di rotazione e di rivoluzione della Luna coincidono tra loro. Se volete, in parole povere, mentre la Luna si sta spostando sulla sua orbita, ruota su se stessa in modo tale da compensare  lo spostamento e mostrare sempre la stessa faccia a Terra. La figura puo’ aiutare meglio a comprendere questo risultato:

Rotazione sincrona tra satellite e pianeta. Fonte: wikipedia.

Ovviamente, parlare di stesso periodo di rivoluzione e rotazione non puo’ certo essere un caso. Rotazioni sincrone si hanno come conseguenza delle forze mareali potendo dimostrare che per corpi vicini tra loro, il moto tende ad essere sincrono in tempi astronomicamente brevi.

Parlando di forze di marea, ci siamo limitati a studiare il caso del sistema Terra-Luna. Seguendo la spiegazione data, capite bene come questi effetti possano essere estesi a due qualsiasi corpi in rotazione vicina tra loro. In tal senso, effetti di marea si possono avere in prossimita’ di buchi neri, di stelle di neutroni o anche di galassie, cioe’ corpi in grado di generare un elevato campo gravitazionale. In particolare, nel caso delle galassie le forze di marea tendono, in alcuni casi, ad allungare la forma spostando la posizione di corpi celesti che si allontanano a causa della differenza di attrazione.

Concludendo, abbiamo visto come la Luna possa generare sulla Terra le maree. L’effetto del Sole e’ in realta’ inferiore perche’ molto maggiore e’ la distanza che ci separa dalla nostra stella. Effetti di questo tipo vengono generati a causa della differenza di attrazione gravitazionale che si registra nei diversi punti di un corpo esteso. Queste differenze, generano appunto una forza risultante, detta di marea, che tende ad allungare il corpo. Effetti analoghi si possono avere per corpi piu’ estesi e comunque ogni qual volta si hanno due masse posizionate ad una distanza non troppo maggiore del diametro dei corpi.

 

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

Un ottimo libro di divulgazione

Come sapete bene, lo scopo principale di questo blog e’ quello di promuovere la divulgazione della scienza al fine di renderla fruibile e comprensibile per tutti. Ora, per nostra scelta, per fare questo partiamo sempre dall’imperversante catastrofismo e complottismo che circola in rete, in primis per sfatare questi falsi miti ma anche, e soprattutto, per analizzare la scienza che si trova sotto queste teorie.

In questo post, vi vorrei segnalare un libro di divulgazione della scienza davvero molto ben scritto. Il titolo e’: “Dai buchi neri all’adroterapia”, edito dalla Springer. Trovate il libro anche su Amazon:

– Dai buchi neri all’adroterapia

Penso che la descrizione del libro renda benissimo l’idea di come e’ scritta questa opera e qual e’ il suo scopo: “Tutto quello che avreste voluto sapere sulla fisica moderna ma non avevate nessuno a cui chiederlo!”

L’autrice del libro e’ Catalina Curceanu una mia amica e collega, prima ricercatrice dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto di Fisica Nucleare. Conosco Catalina da diverso tempo e abbiamo fatto molte iniziative di divulgazione insieme. Se non conoscessi le sue doti di divulgazione, non mi permetterei mai di pubblicizzare questa opera.

Vi segnalo anche una recensione di questo libro fatta dal professor Carlo Guaraldo. Molti di voi si ricorderanno forse di Carlo perche’ qualche tempo fa avevamo pubblicato una sua intervista sul 2012:

– Intervista al prof. Carlo Guaraldo

Ecco la recensione del libro:

– Guaraldo su “Dai buchi neri all’adroterapia”

Come detto, il libro e’ scritto molto bene e tratta moltissimi argomenti di fisica moderna che, come sapete, spesso risultano ostici per i non addetti ai lavori. Mi permetto di consigliarvi l’opera perche’ l’autrice gode di tutta la mia stima sia come ricercatrice che come divulgatrice della scienza.

Sono sempre contento quando i ricercatori si mettono in gioco cercando di divulgare le ultime scoperte. Essere lontani dalle persone, chiudersi nei laboratori, sono, almeno a mio avviso, alcuni dei motivi che hanno fatto proliferare la pseudoscienza. Ognuno di noi, nel suo piccolo, puo’ contribuire a far cambiare questa tendenza!

2012, la NASA non smentisce?

Riguardo al 2012, solo poche settimane fa la NASA, spinta dalle continue richieste di chiarimenti e dalle centinaia di messaggi ricevuti tutti i giorni, aveva deciso di pubblicare un video di smentita sulle profezie. Di questo avevamo parlato in questo post:

– La NASA torna a parlare di Nibiru

Successivamente pero’, era scoppiato il caso dell’asteroide Nibiru, apparentemente pubblicato dalla CNN, e su cui ci siamo occupati in modo molto intenso:

– E alla fine Nibiru e’ un asteroide

– Aggiornamento sull’asteroide Nibiru

– Asteroide Nibiru: considerazioni scientifiche

Come abbiamo visto in queste discussioni, la notizia non e’ affatto stata pubblicata dalla CNN. Ovviamente questo non ha impedito che l’ipotesi di un impatto facesse il giro del mondo, arrivando anche su Tg nazionali.

Nonostante le oggettive smentite scientifiche che e’ possibile fare su un evento del genere, in rete ancora oggi si continua a parlare, anche se con intensita’ molto minore, di questo ipotetico asteroide.

Sulla base di cosa ancora si parla di un asteroide Nibiru? Secondo molti siti internet, il fatto che la NASA non smentisca ufficialmente questa notizia, e’ sinonimo del fatto che forse qualcosa di vero ci potrebbe essere. La frase tipica che leggete su internet e’: “la NASA non conferma e non smentisce”.

Come abbiamo fatto notare nei post precedenti, la NASA non puo’ smentire ogni volta ogni notizia inventata che viene pubblicata su web. Se facesse questo, ci vorrebbe un ufficio apposito per la smentita delle profezie del 2012.

Nonostante questo lecito ragionamento, dopo il bombardamento mediatico subito dall’agenzia sempre su questi temi, la NASA ha deciso di tornare sull’argomento, ovviamente per smentire nuovamente le teorie catastrofiste sul 2012.

Questa volta, si e’ decisa una via diversa dal semplice video. La NASA ha organizzato un cosiddetto Hangout su Google+ in cui hanno partecipato diversi scienziati sia della NASA che del mondo accademico americano. In questa discussione si sono affrontati moltissimi temi diversi e su cui ciascun esperto del settore ha potuto dire la sua.

Prima di tutto vi riporto il video:

Il video e’ un po’ lungo, circa 50 minuti, ma se non avete problemi con l’inglese vi consiglio vivamente di vederlo.

Vediamo in soldoni cosa viene detto in questa videochat.

Prima di tutto, una nostra vecchia conoscenza, David Morrison, lo stesso del precedente video smentita della NASA, ci tiene a precisare che “non c’e’ nulla di vero sull’asteroide Nibiru”.

A questo punto, credo che i tanti siti che si ostinavano a dire “la NASA non conferma e non smentisce”, dovranno trovare un nuovo slogan.

Morrison fa anche una riflessione che molte volte abbiamo condiviso anche su queste pagine. Parlando del 2012 dice “Mentre per alcuni si tratta di uno scherzo e per altri di un mistero, ci sono persone che sono sinceramente preoccupate. Penso che sia criminale diffondere voci e rumor su internet per spaventare i bambini”. Ovviamente i bambini sono utilizzati come metafora.

Solo pochi giorni fa abbiamo parlato di quanto accaduto a Genova causato proprio dalla paura della fine del mondo:

– L’importanza di uno scoop

Nell’hangout si e’ parlato anche di Sole. Come abbiamo visto in questi post:

– Nuova minaccia il 22 settembre

– Come seguire il ciclo solare

il ciclo solare e’ uno degli argomenti piu’ citati riguardo al 2012.

A proposito, l’eliofisica della NASA Lika Guhathakurta ha affermato che il Sole e’ in una fase attiva del suo ciclo. Come sappiamo bene, il massimo dell’attivita’ e’ infatti atteso per la primavera del prossimo anno. Proprio riguardo a questo massimo, confermando quanto detto su questo blog piu’ volte, l’eliofisica ha detto “gli scienziati concordano sul fatto che non ci siano prove per credere che l’attuale massimo solare sia piu’ intenso di quelli passati”.

Anche su questo punto, la NASA conferma quanto stiamo dicendo ormai da mesi.

Ancora sull’asteroide Nibiru e’ intervenuto anche Don Yeoman del JPL, ribadendo che non c’e’ assolutamente nessun asteroide grande come il Texas in rotta di collisione con la Terra. Yeoman ha parlato anche di 2012 DA14, di cui noi ci siamo occupati in questi post:

– L’asteroide 2012 DA14

– Segni della fine del mondo: caduta di meteoriti

– 2012 DA14: c.v.d.

Lo scienziato del JPL ha confermato il passaggio per il 15 Febbraio 2013, ribadendo pero’ l’impossibilita’ di un impatto con la Terra.

Molto istruttivo anche l’intervento di Mitzi Adams del Marshall Space Flight Center: “piuttosto che di presunti pianeti X, buchi neri e tempeste solari, dovremmo preoccuparci dei catastrofici effetti del cambiamento climatico prodotto dall’uomo”.

Anche questa frase concorda in pieno con il nostro pensiero, tra l’altro ribadito solo pochi giorni fa raccontando il caso del Tornado su Taranto:

– Tromba d’aria a Taranto

Concludendo, a questo punto e’ arrivata anche la tanto attesa e richiesta smentita della NASA sull’asteroide Nibiru. La videochat e’ stata un’occasione per parlare e smentire nuovamente molte delle profezie annunciate per il 21 Dicembre.

Le argomentazioni mosse dagli scienziati della NASA coincidono in pieno con quanto affermato su questo blog. Questo non e’ assolutamente un momento autocelebrativo per sostenere la correttezza delle informazioni riportate. La NASA ha parlato di scienza, qui noi parliamo di scienza. E’ ovvio dunque che le informazioni coincidano, dal momento che ci stiamo riferendo a dati reali raccolti scientificamente e, come spesso mostrato nelle varie discussioni, accessibili a tutti.

Parlare di 2012, non significa solo discutere di profezie campate in aria. Significa parlare di argomentazioni scientifiche cercando di fare chiarezza su temi molto spesso ostici per i non addetti ai lavori, mantenendo sempre un approccio divulgativo e comprensibile. Per affrontare con questo spirito tutte le profezie sul 2012, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Approfitto di questo post per aprire una piccola parentesi puramente scientifica.

Dopo l’articolo:

– 2012, fine del mondo e LHC

ho ricevuto alcune richieste di utenti che chiedevano maggiori informazioni sui cosiddetti “strangelet”. In particolare, alcuni di voi erano interessati a capire meglio di cosa si trattasse e perche’ sarebbero ipotizzati come potenziali cause di una fine del mondo.

Ovviamente anche in questo caso cerchero’ di mantenere un taglio estremamente divulgativo, cercando di farvi capire con parole semplici di cosa si tratta.

Prendiamo il discorso molto alla larga.

Tutti sapete che la materia e’ composta di atomi. All’interno degli atomi trovate un nucleo centrale e degli elettroni che girano intorno.  Ora, all’interno del nucleo ci sono protoni e neutroni. A loro volta, i protoni ed i neutroni non sono particelle elementari, ma sono formati da quark tenuti insieme dalla forza forte.

In parole povere, abbiamo una sorta di matrioska in cui il nostro gioco termina solo quando arriviamo ai costituenti fondamentali. Con questo si intendono quelle particelle che, ad oggi, non sono formate da “pezzi” piu’ piccoli. Se volete, siamo arrivati ai mattoncini fondamentali che formano la materia.

Il numero di mattoncini fondamentali non e’ elevatissimo, ma distinguiamo tra leptoni e quark.

Cercate di non perdere il filo del discorso. L’elettrone, di cui tutti conosciamo l’esistenza, appartiene alla famiglia dei leptoni. Oltre all’elettrone ci sono il muone, il tau e 3 neutrini, detti a loro volta elettronico, muonico e del tau.

Nella famiglia dei quark, ci sono invece 6 membri che hanno nomi alquanto fantasiosi: up, down, strange, charm, bottom, top. Tradotti in italiano: su, giu’, strano, affascinante, basso e alto.

Tabella riassuntiva dei costituenti fondamentali nel modello standard

Prima di far venire il mal di testa a chi legge, i mattoncini fondamentali che conosciamo sono solo i quark ed i leptoni. Per dirla tutta, a questi si dovrebbero aggiungere anche i mediatori delle forze fondamentali che sono: il fotone, il W, lo Z ed il gluone. Ma questi ultimi non ci servono nella nostra discussione.

La figura riportata ci puo’ aiutare a fissare in mente questi concetti.

Se siete riusciti a leggere fino a questo punto, ora avrete la strada in discesa.

Come detto prima, nel nucleo troviamo neutroni e protoni. Queste particelle, che come anticipato sono a loro volta composte di quark, sono in realta’ formati solo da combinazioni di quark up e down.

Facciamo ora questo ragionamento. Tutto cio’ che ci circonda, noi compresi, e’ formato da atomi. Rileggendo quanto detto, tutto cio’ che ci circonda e’ formato da elettroni e quark up e down (nei protoni e neutroni). La differenza tra i diversi atomi sta solo nel numero di protoni, neutroni e elettroni che abbiamo.

Cosa significa questo? Tutta la materia che ci circonda, e che vediamo intorno a noi, e’ formata solo da 3 particelle fondamentali. E tutte le altre che vediamo nell’immagine dei costituenti fondamentali che fine fanno?

Le altre particelle entrano nei processi di decadimento che osserviamo in natura e che, molto spesso, siamo in grado di riprodurre nei nostri laboratori. Molti di questi, chiamiamoli in modo improprio, “composti” sono instabili, cioe’ dopo un tempo molto breve decadono in altre particelle piu’ stabili.

In condizioni normali, sappiamo che il protone, il neutrone e l’elettrone, che stiamo ora discutendo, sono stabili nell’atomo. La prova di questo ce l’avete guardandovi intorno. Se, ad esempio, il protone decadesse in altre particelle, dovreste vedere la materia scomparire e lasciare il posto ad altro.

Bene, gli strangelets, di cui abbiamo parlato nell’articolo su LHC, altro non sono che stati legati contenenti quark strange. Proprio da questo, si parla di materia “strana”.

Nella teoria degli strangelet, queste particelle potrebbero essere stabili ed interagire con la materia ordinaria, trasformandola a sua volta in materia strana. Da qui la teoria vista per cui eventuali atomi di questo tipo potrebbero trasformare l’intera Terra in un blocco di materia strana.

La confutazione di questa teoria e’ stata gia’ fatta nel precedente articolo. Spero con questo post di essere riuscito a farvi capire meglio di cosa si parla quando si citano gli strangelet e la materia strana in generale.

Solo per completezza, si ipotizza che la materia strana possa essere contenuta all’interno delle stelle di neutroni. Per questi corpi, l’alta densita’ di materia nel nucleo e l’elevata pressione a cui questa materia e’ sottoposta, potrebbero generare stati legati stabili contenenti quark strani.

Parlare di 2012 e profezie per la fine del mondo ci consente di esplorare aree e argomenti della scienza moderna, molto spesso considerati ostici e poco divulgabili al grande pubblico. Per continuare ad analizzare le profezie sul 2012, ma soprattutto a parlare di scienza vera e sempre attuale, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

2012, fine del mondo e LHC

Dopo aver parlato di pianeti erranti, fenomeni atmosferici, asteroidi, rifugi sotterranei e chi piu’ ne ha, piu’ ne metta, in questo post vorrei tornare a qualcosa piu’ vicino alla Fisica in senso stretto.

Tutti avranno sentito parlare di LHC, cioe’ l’acceleratore di particelle lungo 27 Km costruito sottoterra tra Francia e Svizzera. Stiamo parlando del pu’ grande e potente acceleratore di particelle mai costruito e dove solo pochi mesi fa e’ stata annunciata la scoperta del bosone di Higgs.

In questo post, non voglio entrare nel merito dei parametri dell’acceleratore, ne tantomeno parlare di fisica. Voglio parlare di LHC solo in relazione al 2012 e a tutte le voci che vorrebbero questo acceleratore come una potentissima arma in grado di mettere in pericolo l’intera razza umana.

Gia’ prima dell’accensione di LHC, numerose critiche erano state mosse a questo acceleratore e molte di queste sono anche arrivate in tribunale. Proprio di questi giorni e’ l’ultimo rigetto da parte della corte europea per una richiesta di spegnimento proposta da una cittadina tedesca.

In questo post, vorrei cercare di ragionare sulle critiche mosse nei confronti di LHC e capire quali sono i concetti sui quali si basano queste richieste di spegnimento.

Una delle piu’ seguite teorie catastrofiste su LHC e’ stata proposta da Steve Alten nel suo libro: “2012. La fine del mondo”. Secondo Alten, l’aumento di terremoti a livello mondiale, che stiamo viviendo in questi ultimi mesi, sarebbe proprio connessa con LHC.

Prima di tutto, facciamo una premessa importante. In numerosi articoli abbiamo gia’ parlato di terremoti dal momento che questi fenomeni vengono anche messi in relazione con l’influenza gravitazionale del decimo pianeta. Consultando i vari database sparsi in rete, e’ stato possibile analizzare statisticamente il numero dei terremoti, smentendo assolutamente un aumento sia nel numero che nell’intensita’ delle scosse:

– Riassunto sui terremoti

– Analisi statistica dei terremoti

– Dati falsi sui terremoti

– Terremoti, basta chiacchiere. Parliamo di numeri.

– Terremoti: nuove analisi statistiche

Fatta questa premessa, e’ comunque interessante capire perche’ LHC verrebbe imputato come una causa dell’insorgenza di terremoti.

Sempre secondo Alten, all’interno di LHC verrebbero prodotte delle particolari strutture potenzialmente pericolose: mini buchi neri e perticelle “strangelet”. Vediamo singolarmente di cosa si tratta capendo anche se la loro esistenza e’ veramente possibile.

Una tratto dell’acceleratore LHC

Per quanto riguarda i mini buchi neri, l’ipotesi di produzione non e’ formalmente corretta. In molti siti, anche a carattere scientifico, si parla di produzione di mini buchi neri, ma assolutamente non pericolosi. Per capire l’affermazione fatta, cerchiamo di ragionare insieme. Come si forma un buco nero? Affinche’ questo venga prodotto, e’ necessario che la natura concentri una quantita’ molto elevata di massa in uno spazio ristretto. In questo modo si ottiene una regione ad altissima densita’ di energia, da cui potrebbe formarsi un buco nero. Ora, per quanto potente sia LHC, l’energia dei fasci utilizzati non e’ neanche lontanamente vicina a quelle che troviamo in natura nei raggi cosmici. Esiste pero’ una teoria scientifica, secondo la quale all’interno di acceleratori di particelle si potrebbero formare precursori di mini buchi neri, cioe’ particelle potenzialmente in grado di accrescere un buco nero risucchiando la materia circostante. Ad oggi, queste particelle non sono mai state osservate.

Dunque, siamo nel campo delle ipotesi, la formazione di questi che possiamo chiamare pre-buchi-neri non e’ neanche certa. Nonostante questo, per analizzare e scongiurare ogni possibile scenario, possiamo studiare l’evoluzione nel tempo nel caso in cui queste particelle venissero formate.

Come anticipato, per far accrescere un buco nero e’ necessario che questo assorba materia dall’ambiete circostante. Proprio questo meccanismo ha contribuito all’ipotesi secondo la quale i buchi neri all’interno di LHC avrebbero risucchiato, nel giro di pochi minuti, l’intera Terra. Premettiamo subito che questo effetto non e’ possibile! Prima di tutto, i tubi in cui vengono fatti circolare i fasci sono tenuti ad un vuoto molto spinto. Questo riduce da subito la quantita’ di materia in prossimita’ dell’eventuale buco nero e che dunque potrebbe essere utilizzata per l’accrescimento.

Se ancora non foste convinti della non pericolosita’ dell’ipotesi fatta, possiamo ragionare anche sull’eventuale esistenza del buco nero. Una delle maggiori teorie formulate dal fisico Stephen Hawking e’ la cosidetta teoria dell’evaporazione dei buchi neri. Secondo questa ipotesi, il buco nero emette radiazione, nota come di Hawking, e l’effetto di questa emissione e’ la perdita di particelle dal buco nero verso l’esterno. La continua emissione di radiazione di Hawking e’ artefice, in un tempo piu’ o meno lungo, della completa evaporazione di un buco nero. Per un buco nero di media massa, il tempo necessario all’evaporazione e’ di qualche miliardo di anni.

Per media dimensione intendiamo qualcosa con una massa dell’ordine di 10^12 Kg. Se ora pensiamo ad un buco nero formato al limite di una sola leggerissima particella, capite bene che l’evaporazione del pre-buco nero sarebbe istantanea, scongiurando definitivamente ogni possibilita’ di accrescimento.

Risolto il problema dei buchi neri, resta da chiarire il discorso strangelet. Uno strangelet e’ una particella, del tutto ipotetica, pensata come uno stato legato di quark strange. Per completezza di informazioni, mentre i protoni ed i neutroni sono stati legati formati da quark “up” e “down”, gli strangelet sarebbero composti da quark “strange”, cioe’ un’altra tipologia di quark, e proprio per questo parliamo di materia “strana”. In questo contesto, la cosa importante da capire e’ il perche’ queste particelle, ripeto per il momento solo teorizzate, potrebbe essere pericolose.

Date le proprieta’ di uno strangelet, se un acceleratore riuscisse a produrre una di queste particelle a carica negativa, questa potrebbe interagire immediatamente con le particelle ordinarie,e trasformare anche queste in materia strana. Il risultato sarebbe un effetto a catena di conversioni che, nel giro di pochissimo tempo, trasformerebbero l’intera Terra in un blocco di materia strana.

Cme abbiamo anticipato, la probabilita’ di formazione di materia strana e’ abbastanza remota anche alle potenze di LHC. Teniamo sempre conto del fatto che, se anche venisse formata, dato il vuoto all’interno del’acceleratore, la probabilita’ di interazione tra materia strana e ordinaria sarebbe del tutto impossibile.

Come vi anticipavo, gia’ prima dell’accensione di LHC molti avevano puntato il dito contro l’acceleratore e il CERN. Proprio per l’insistenza di queste voci, il laboratorio svizzero ha anche messo online una pagina molto completa con le risposte scientifiche a tutte queste ipotesi catastrofiche:

– CERN LHC Safety

Il concetto della sicurezza di LHC in relazione al 2012 e alla fine del mondo e’ stato anche ribadito dal Dott. Sergio Bertolucci, direttore di divisione ricerca e calcolo del CERN di Ginevra, nella sua prefazione scritta proprio per il libro “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

Vi riporto qui un brevissimo estratto interessante per capire la posizione del CERN nei confronti delle tante richieste di chiarimento che ogni giorno riceve:

(Di annunci sulla fine del mondo) Ne sono stato testimone privilegiato alla partenza di LHC, il grande collisionatore di protoni entrato in funzione alla fine del 2008 nel laboratorio del CERN di Ginevra: uno sparuto gruppo di «colleghi», ogniqualvolta un nuovo acceleratore di particelle entra in operazione, si affretta a rispolverare un vecchio e indifendibile modello teorico, prevedendo che la nuova macchina produrrà dei piccoli buchi neri, che incominceranno a risucchiare le cose attorno a loro, divorandosi il laboratorio, Ginevra, la Svizzera, la Terra e così via…

LHC è in funzione dal 2009 e ovviamente non ha causato nessuna fine del mondo. Malgrado ciò, riceviamo almeno una lettera al mese dai quattro angoli del globo, che presenta la prossima teoria sulla fine del mondo: rispondiamo a tutte.

Come potete leggere, e come abbiamo visto in precedenza, si tratta di teorie vecchie e rispolverate alla partenza di ogni nuovo acceleratore di particelle.

Concludendo, non c’e’ assolutamente nessun pericolo che macchine di questo tipo possano causare la fine del mondo.

Per analizzare scientificamente ogni possibile profezia sul 2012, sfruttando queste teorie per parlare di scienza e divulgare concetti molto spesso poco compresi e sempre attuali, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”

 

Curiosity e gli UFO

Come tutti sanno, negli ultimi giorni la sonda della NASA “Curiosity” ha toccato il suolo di Marte. Praticamente il ROVER e’ un laboratorio fornito di tantissimi strumenti non solo per fare fotografie, ma anche per analizzare direttamente diversi aspetti del pianeta rosso, ed inviare a Terra i suoi risultati.

Come potete facilmente immaginare, abbiamo una sonda che sta facendo foto su Marte e ovviamente come non poteva mancare qualcuno che avvistasse UFO sul pianeta?

In diversi articoli di questo blog, abbiamo gia’ parlato di forme di vita extraterrestre. Trovate qualche esempio in questi articoli:

– La fine del mondo e’ vicina, parola della CG

– Arrivano gli alieni, parola del tg3

– 4 Agosto? Avete capito male!

Tornando alla missione NASA, su molti siti di avvistamenti, sono state analizzate delle immagini inviate da Curiosity, individuando quelli che a prima vista potrebbero sembrare oggetti volanti non identificati. Ovviamente in questo caso non possiamo appellarci a palloni aerostatici o misteriosi aerei spia di qualche governo. Prima di ragionare su questo, vediamo le immagini in questione.

Questa che vi riporto e’ l’immagine originale incriminata, scattata da una delle camere di Curiosity:

L’immagine scattata di Curiosity con il presunto avvistamento

A prima vista, e ad un occhio non attento, potrebbero sfuggire ben 3 puntini piu’ scuri che si notano all’orizzonte. Su diversi siti trovate anche delle elaborazioni fatte da utenti per cercare di aumentare il contrasto e rendere maggiormente visibili queste anomalie. Per completezza, ora vi evidenzio i famosi puntini piu’ scuri:

I cerchietti rossi mostrano la posizione dei punti incriminati

Mentre questa e’ un immagine presa da internet in cui e’ stato manualmente aumentato il contrasto:

Immagine da internet rielaborata

Effettivamente ci sono 3 puntini all’orizzonte non spiegabili a prima vista.

Come potete facilmente immaginare, su questo punto molto si sta dibattendo tra i sostenitori di intelligenze extraterrestri. Secondo alcuni, l’immagine sarebbe l’evidenza della nostra inferiorita’ rispetto al popolo marziano. Mentre noi pensiamo di osservare il pianeta rosso, in realta’ sono i suoi abitanti che ci stanno tenendo sotto controllo.

Come detto prima, in questo caso non possiamo certo parlare di palloni aerostatici, sonde, palloncini o aerei misteriosi. A cosa sono dunque dovuti questi puntini? Molti di voi sapranno il significato di “pixel bruciato”. La CCD, cioe’ il sensore che cattura le immagini, della vostra macchinetta digitale ha una matrice composta dai cosidetti pixel, cioe’ l’unita’ piu’ piccola che compone l’immagine. Molto spesso, anche quando comprate un monitor LCD o una macchinetta digitale, puo’ capitare di avere uno o piu’ pixel bruciati. Se parliamo di singole unita’, guardando una foto neanche vi accorgete del problema. Questo perche’ la dimensione del singolo pixel e’ molto piu’ piccola dell’intera foto. Pensate ad una immagine realizzata a decine di milioni di pixel, come con i moderni sensori commerciali, e’ praticamente impossibile vedere un puntino piu’ scuro in una foto. Ovviamente l’osservazione diviene piu’ facile se scattate una foto tutta uniforme, ed in cui delle anomalie possono risaltare agli occhi. Per le macchinette digitali, ad esempio, la prova dei pixel bruciati puo’ essere fatta scattando una foto con l’obiettivo chiuso. In questo modo, in una foto tutta completamente nera, se ci sono dei pixel bruciati potete riuscire a vederli.

E’ possibile che anche la camera di Curiosity abbia dei pixel bruciati? La risposta e’ SI.

Come possiamo verificare questo? Se ci sono dei pixel bruciati, allora questi risulteranno sempre dello stesso colore anche nelle altre foto. Ovviamente non sempre e’ possibile vedere questo effetto. Nell’immagine incriminata, anche se con difficolta’, e’ possibile vedere i pixel bruciati perche’ questi rientrano nella parte di cielo libero con colore uniforme (lo stesso discorso fatto prima per le fotocamere digitali). Se prendiamo foto diverse, ad esempio di un particolare del terreno, sarebbe molto difficile vedere le anomalie. Per farvi capire meglio, in questa foto:

Un’immagine scattata dalla stessa camera ma con un particolare del terreno marziano.

non riusciremo mai ad osservare i pixel bruciati a causa delle diverse striature e particolari del terreno.

Per fare il nostro esperimento, andiamo sul sito della NASA e cerchiamo le foto fatte da Curiosity utilizzando la stessa telecamera della foto incriminata. Trovate queste immagini a questo link:

– Immagini Curiosity “camera LEFT”

Sfogliando la pagina, vedete che la foto incriminata di cui stiamo parlando e’ quella scattata alle 5.12 del 9 Agosto 2012. Prendiamo qualche altra foto adatta e vediamo se anche in questa compaiono pixel bruciati.

Questa e’ la foto scattata alle 5.10 dello stesso giorno:

Curiosity stessa camera, ore 5.10

Anche in questo caso notiamo 3 puntini piu’ scuri ed esattamente nella stessa posizione di prima.

Non accontentiamoci e prendiamo la foto scattata sempre lo stesso giorno, ma alle 5.09:

Curiosity stessa camera, ore 5.09

anche in questo caso compaiono gli stessi 3 punti e sempre nella stessa posizione.

Cosa possiamo dunque concludere? A questo punto mi sembra evidente parlare di pixel bruciati per questa camera. Non mi sembra il caso di parlare di UFO che si mettono esattamente nello stesso punto, alla stessa distanza anche cambiando angolazione della ripresa.

Anche in questo caso, i nostri occhi vedono quello che la testa vuole fargli vedere. Man mano che la sonda continuera’ ad inviare immagini, filmati e analisi, vedrete che si continuera’ancora a parlare di strani avvistamenti o cose di questo tipo.

Secondo voi la scienza ufficiale si e’ mai interrogata seriamente sull’esistenza degli alieni? Pensate forse che questo genere di cose sia solo ristretto ad ipotetici avvistamenti o contatti? Da sempre la scienza si e’ interrogata su queste questioni utilizzando i propri mezzi. Troppo spesso pero’ questi temi non vengono divulgati non per tenere il mistero, ma semplicemente per la difficolta’ di una semplice trattazione e per la facilita’ di essere portati fuori strada. Per avere un quadro completo delle considerazioni scientifiche sull’esistenza di forme di vita extraterrestre, non perdete in libreria, tra pochissimi giorni, Psicosi 2012. Le risposte della scienza.