L’universo che si dissolve “improvvisamente”

Nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

una nostra cara lettrice ci ha chiesto lumi su una notizia apparsa in questi giorni sui giornali che l’ha lasciata, giustamente dico io, un po’ perplessa. La notizia in questione riguarda l’annuncio fatto solo pochi giorni fa della nuova misura della massa del quark top.

Perche’ questa notizia avrebbe suscitato tanto clamore?

Senza dirvi nulla, vi riporto un estratto preso non da un giornale qualsiasi, che comunque a loro volta hanno copiato da qui, ma dalla principale agenzia di stampa italiana:

Il più pesante dei mattoni della materia, il quark top, ha una misura più precisa e la sua massa, con quella del bosone di Higgs, potrebbe essere la chiave per capire se viviamo in un universo instabile, al punto di dissolversi improvvisamente.

Universo che si dissolve “improvvisamente”?

Vi giuro che vorrei mettermi a piangere. Solo pochi giorni fa abbiamo parlato di tutte quelle cavolate sparate dopo l’annuncio della misura di Bicep-2:

– Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

Due notizie cosi’ importanti dal punto di vista scientifico accompagnate da sensazionalismo catastrofista nella stessa settimana sono davvero un duro colpo al cuore.

Al solito, e come nostra abitudine, proviamo a spiegare meglio l’importanza della misura ma, soprattutto, cerchiamo di capire cosa dice la scienza contrapposto a quello che hanno capito i giornali.

In diversi articoli abbiamo parlato di modello standard discutendo la struttura della materia che ci circonda e, soprattutto, presentando quelle che per noi, ad oggi, sono le particelle fondamentali, cioe’ i mattoni piu’ piccoli che conosciamo:

– Due parole sull’antimateria

– Piccolo approfondimento sulla materia strana

– Bosone di Higgs …. ma che sarebbe?

Se ci concentriamo sui quark, vediamo che ci sono 6 componenti che, come noto, sono: up, down, strange, charm, bottom e top. Come gia’ discusso, i primi due, up e down, sono quelli che formano a loro volta protoni e neutroni, cioe’ le particelle che poi formano i nuclei atomici, dunque la materia che ci circonda.

Bene, il quark top e’ il piu’ pesante di questi oltre ad essere l’ultimo ad essere stato scoperto. Il primo annuncio di decadimenti con formazione di quark top e’ stato fatto nel 1995 grazie alla combinazione dei risultati di due importanti esperimenti del Fermi National Accelerator Laboratory di Batavia, nei pressi di Chicago. A questi esperimenti, oggi in dismissione, ma la cui analisi dei dati raccolti e’ ancora in corso, partecipavano e partecipano tuttora moltissimi fisici italiani dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

La cosa piu’ sorprendente del quark top e’ la sua enorme massa, circa 170 GeV, che lo rende la particella elementare piu’ pesante mai trovata. Per darvi un’idea, il top e’ circa 180 volte piu’ pesante di un protone con una massa paragonabile a quella di un atomo di oro nel suo complesso. Il perche’ di una massa cosi’ elevata e’ una delle chiavi per capire i meccanismi che avvengono a livello microscopico e che, come e’ normale pensare, determinano il comportamento stesso del nostro universo.

Bene, cosa e’ successo in questi giorni?

Come avete letto, nel corso della conferenza:

– Rencontres de Moriond

che si svolge annualmente a La Thuille in Val d’Aosta, e’ stata presentata una nuova misura della massa del quark top. Prima cosa importante da dire e’ che la misura in questione viene da una stretta collaborazione tra i fisici di LHC e quelli che analizzano i dati del Tevatron, cioe’ il collissore dove nel 1995 fu scoperto proprio il top. Queste due macchine sono le uniche al mondo, grazie alla grande energia con cui vengono fatti scontrare i fasci, in grado di produrre particelle pesanti come il quark top.

Dalla misurazione congiunta di LHC e Tevatron e’ stato possibile migliorare notevolmente l’incertezza sulla massa del top, arrivando ad un valore molto piu’ preciso rispetto a quello conosciuto fino a qualche anno fa.

Cosa comporta avere un valore piu’ preciso?

Come potete immaginare, conoscere meglio il valore di questo parametro ci consente di capire meglio i meccanismi che avvengono a livello microscopico tra le particelle. Come discusso parlando del bosone di Higgs, il ruolo di questa particella, e soprattutto del campo scalare ad essa associato, e’ proprio quello di giustificare il conferimento della massa. Se il  top ha una massa cosi’ elevata rispetto agli altri quark, il suo meccanismo di interazione con il campo di Higgs deve essere molto piu’ intenso. Inoltre, il quark top viene prodotto da interazioni forti, ma decade con canali deboli soprattutto producendo bosoni W. Non sto assolutamente cercando di confondervi. Come visto negli articoli precedenti, il W e’ uno dei bosoni messaggeri che trasportano l’interazione debole e che e’ stato scoperto da Carlo Rubbia al CERN. Detto questo, capite come conoscere con precisione la massa del top, significhi capire meglio i meccanismi che avvengono tra top, W e campo di Higgs. In ultima analisi, la conoscenza di questi modelli e’ fondamentale per capire perche’, durante l’evoluzione dell’universo, si sono formate particelle cosi’ pesanti ma anche per capire se esistono meccanismi di decadimento non ancora considerati o anche effetti, come vengono definiti, di nuova fisica che possono mettere in discussione o integrare il modello standard delle particelle.

Concludendo, la spiegazione della frase “universo che si dissolve improvvisamente” non significa nulla. Una misura piu’ precisa della massa del top implica una migliore conoscenza dei modelli ora utilizzati e soprattutto apre le porte per capire meglio cosa e’ avvenuto durante durante i primi istanti di vita dell’universo. Al solito pero’, anche sulla scia del tanto citato annuncio di Bicep-2, si e’ ben pensato di sfruttare l’occasione e trasformare anche questa importante notizia in un teatrino catastrofista. Per chi interessato ad approfondire, vi riporto anche il link di ArXiv in cui leggere l’articolo della misura in questione:

– ArXiv, quark top

 

”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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Ritorno ai dirigibili?

Se proviamo a pensare ai trasporti, la nostra mente sarebbe necessariamente influenzata dall’ambiente in cui viviamo. Oggi, siamo abituati a poter raggiungere qualsiasi posto o citta’ mediante strade, autostrade, ferrovie o, per posti piu’ lontani, con l’aereo. Questo purtroppo non e’ sempre vero. Costruire infrastrutture di questo tipo costa moltissimo e una corretta valutazione costo/utilizzo viene sempre fatta per decidere la convenienza o meno di una nuova costruzione. Anche con l’aereo, il discorso e’ molto simile, solo per darvi un’idea, dovendo andare dal punto A al punto B, e’ necessario avere piste di decollo e atterraggio nei due punti.

Ora, sulla Terra esistono diverse zone, magari poco popolate, in cui queste infrastrutture non sono presenti. Proprio in virtu’ di questo, negli ultimi anni, sta tornando di moda il trasporto mediante dirigibile. I primi a ripensare a questo metodo, sono state le diverse compagnie minerarie e petrolifere che operano in zone molto disagiate e poco raggiungibili del pianeta. Esempio classico e’ quello delle zone della Siberia e della Russia Orientale, ricche di materie prime, ma poco servite da infrastrutture di trasporto. In questo caso, sono necessari costanti viaggi di rifornimento non solo per il trasporto del materiale per la creazione del sito produttivo, ma anche per l’approviggionamento di derrate alimentari e beni per i lavoratori del posto.

Leggendo questa notizie, non possono non venire in mente filmati in bianco e nero con questi enormi dirigibili che solcano i cieli. Perche’ pero’, ad un certo punto, il trasporto con dirigibili e’ stato quasi completamente abbandonato? Fino agli anni ’30 del secolo scorso, dirigibile e aereo si contendevano lo scettro di mezzo di trasporto piu’ sicuro e efficiente per viaggi a lunga distanza. Come spesso accade, quello che ha segnato la fine del dirigibile e’ stato un incidente. Il 6 maggio 1937, durante la fase di atterraggio, il dirigibile Hindemburg si incendio’ causando la morte di 35 delle 97 persone che erano a bordo. Ancora oggi, la reale causa dell’incidente non e’ stata ancora completamente spiegata. Secondo alcuni, l’incendio sarebbe stato provocato da una fuoriuscita di idrogeno presente nel pallone. Questo, a causa dell’elettricita’ accumulata sulla tela o forse a cusa di un fulmine, si incendio’ causando il disastro. Secondo altri ancora, l’ipotesi ragionevole e’ quella di un attentato terroristico. Anche se la causa non e’ stata determinata con precisione, il risultato di questo incidente fu quello gia’ introdotto, il completo abbandono del dirigibile nei confronti dell’aereo.

Ora pero’, a causa della, chiamiamola cosi’, colonizzazione da parte dell’uomo di qualsiasi angolo del pianeta, si e’ ricreata la necessita’ di ricorrere a questo innovativo/antico metodo. Come visto in precedenza, la possibilita’ di un decollo verticale e di atterraggio senza pista, fanno si che il dirigibile possa essere una scelta molto adatta in luoghi impervi. Oltre alle gia’ citate compagnie di estrazione, l’idea e’ quella di utilizzare questo mezzo per le missioni artiche o anche per campagne di raccolta dati scientifici. Gia’ negli anni scorsi, questi sistemi sono stati utilizzati, ad esempio, per raccogliere campioni di atmosfera a diversa altezza o anche per studiare i parametri ambientali su specifici punti del pianeta. Detto questo, capite bene come l’interesse sia assolutamente vivo e anche i possibili campi di applicazione non manchino.

Ora, ci sono gia’ diverse compagnie che si stanno attrezzando con questi sistemi. Come e’ noto, e solo per inciso, oggi si utilizza l’elio, piu’ leggero dell’aria, per far volare i dirigibili. Al contrario dell’idrogeno questo e’ un gas inerte e non infiammabile. Le soluzioni proposte sono essenzialmente di due tipi, uno per trasporto fino a 66 tonnellate e una che puo’ arrivare a trasportare merci per un peso complessivo fino a 250 tonnellate. Per darvi un’idea di questi numeri, un apparecchio del genere e’ in grado di trasportare carri armati, camion, macchinari pesanti e tutto quello che vi viene in mente. Immaginate il guadagno rispetto al dover costruire centinaia, se non migliaia, di kilometri di ferrovia in zone impervie.

A parte la salita del dirigibile, e’ interessante anche discutere i sistemi di movimentazine in orizzontale. Anche in questo caso, si sta lavorando per trovare nuove soluzioni, prima di tutto a basso costo ed alto rendimento e poi anche a basso impatto ambientale. In che modo? I sistemi gia’ proposti utilizzano motori a gasolio per far muovere il sistema parallelamente alla Terra. Al contrario, alcune compagnie stanno lavorando alla realizzazione di teli semirigidi per il dirigibile coperti da panneli solari ricurvi. L’energia prodotta in questo modo servirebbe per alimentare motori elettrici o ibridi ad alta efficienza.

Concludendo, i cari vecchi dirigibili erano stati messi da parte in seguito al terribile incidente del 1937. Oggi pero’, si sta di nuovo accendendo una corsa a questi sistemi a causa dell’impossibilita’ di raggiungere alcune zone specifiche della Terra mediante sistemi, diciamo cosi’, tradizionali. In questo caso, piu’ che di un’idea, parliamo di sistemi gia’ in avanzato stato di realizzazione con diverse grandi compagnie presenti sul mercato. Oltre al trasporto pesante, ci sono gia’ alcune organizzazioni che publicizzano giri turistici in dirigibile per visitare dall’alto zone spettacolari del nostro pianeta.

 

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Ecco la scoperta di Curiosity

Come forse ricorderete, e come abbiamo visto in questo post:

– Curiosity: scoperta sensazionale?

La NASA, nella persona di John Grotzinger, aveva annunciato, tramite l’emittente radiofonica americana NPR , di avere per le mani una scoperta sensazionale fatta da Curiosity su Marte. Per essere precisi, si parlava di una scoperta tale da riscrivere i libri di storia.

Come abbiamo visto nel post precedente, la scoperta era stata fatta utilizzando il rivelatore SAM, un analizzatore di campioni per il terreno marziano composto da uno spettrometro e da un gascromatografo.

Ovviamente questo annuncio ha fatto subito il giro del mondo, dal momento che il rivelatore SAM, tra le altre cose, e’ in grado di rivelare molecole organiche.

Ora proprio su questo punto si e’ creata la grandissima confusione a cui abbiamo assistito in rete.

Cosa avra’ mai scoperto Curiosity di cosi’ sensazionale?

Ovviamente sul web non sono mancate le voci piu’ fantasiose: marziani, fossili di una precedente vita, citta’ abbandonate. Queste sono solo alcune delle numerose ipotesi di cui abbiamo parlato.

Come detto nel precedente post, si era creata troppa attesa su questo annuncio della NASA. Come dichiarato, era completamente assurdo pensare a scoperte di questo tipo, ma era sicuramente necessario ridimensionare le aspettative sull’anuncio.

Come sappiamo ormai bene, l’annuncio era atteso per il 3 Dicembre, durante la conferenza annuale di geofisica degli Stati Uniti.

Qualche giorno prima, lo stesso portavoce della NASA aveva cercato di calmare le acque, rilasciando un’intervista in cui dichiarava quello che anche noi avevamo detto fin dall’inizio: quella che potrebbe essere una scoperta sensazionale per la scienza, non e’ detto che abbia la stessa risonanza nei non addetti ai lavori.

Vi ricordo che a seguito di questo annuncio, alcune voci su web avevano addirittura avanzato l’ipotesi che Curiosity non fosse neanche su Marte, ma in realta’ in un qualche deserto sulla Terra. Ovviamente si trattava di voci infondate e di chiaro stampo complottista, come visto in questo post:

– Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

Ora, dopo un’attesa durata piu’ di una settimana, e’ finalmente arrivato l’annuncio della NASA.

Cosa avra’ mai trovato Curiosity?

Prima di tutto, e’ d’obbligo dire che “non e’ stata trovata la vita”. Nonostante questo, le scoperte fatte dal rover sono state molteplici e molto rilevanti sul piano scientifico.

Campione di sabbia raccolto da Curiosity

Dall’analisi di campioni di sabbia marziana, Curiosity ha trovato un chimica abbastanza complessa, contenente acqua, zolfo, cloro e Carbonio.

Cerchiamo di andare con ordine.

Dall’analisi di campioni di sabbia, Curiosity ha trovato molecole organiche. Questo non significa qualcosa di “vivo”, bensi’ molecole contenenti carbonio.

Come detto e ripetuto su questo blog, la nostra idea era proprio che il rover avesse trovato il carbonio, cioe’ quei mattoni fondamentali per la vita.

Il carbonio e’ stato trovato riscaldando il perclorato, una molecola gia’ evidenziata anche da altre missioni su Marte. Dal riscaldamento del perclorato sono stati evidenziati atomi di cloro, idrogeno e carbonio.

Perche’ nonostante l’evidenza di carbonio, la NASA ancora preferisce non parlare di molecole organiche? Semplicemente perche’ non si e’ ancora sicuri che il carbonio sia veramente di origine marziana.

Cerchiamo di capire meglio.

Ovviamente la costruzione del rover e’ avvenuta con tutti gli accorgimenti del caso. In particolare, si e’ prestata la massima attenzione a decontaminare il rover da materiale e molecole terrestri, prima di inviarlo su Marte. Nonostante questo, e’ possibile che i campioni siano ancora “inquinati” da molecole di origine terrestre. In questo caso, non ci sorprenderebbe l’evidenza del carbonio, dal momento che sarebbe proveniente dalla Terra stessa.

Come risolvere questo rebus?

Semplicemente sono necessarie nuove analisi su diversi campioni. Il lavoro di analisi di Curiosity e’ solo all’inizio. Obiettivo delle prossime settimane e’ continuare a spostare il rover all’interno del cratere Gale per raccogliere nuovi materiali da analizzare.

Solo una statistica maggiore di analisi potra’ dare una risposta definitiva all’evidenza o meno di carbonio sul suolo marziano.

Tutto qui?

Assolutamente no, ma neanche il seguito non sara’ tale da far saltare un non addetto ai lavori sulla sedia.

Tra le altre cose, Curiosity ha evidenziato la presenza di vetro nel suolo marziano, cioe’ di silicati. Questo evidenzia un’origine vulcanica del suolo Marziano dal momento che la composizione osservata nella sabbia e’ del tutto simile a quella che troviamo sulla Terra nei terreni di origine vulcanica.

Altra importante scoperta di Curiosity viene dall’analisi delle molecole d’acqua trovate nei campioni. Il rover ha evidenziato infatti che la concentrazione delle molecole di acqua pesante e’ maggiore di quella di acqua leggera. Cosa significa questo? Chimicamente possiamo scrivere l’acqua come H2O, cioe’ come una molecola formata da due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno. Ora, l’idrogeno in natura presenta 3 isotopi diversi, detti Idrogeno, Deuterio e Trizio. La differenza e’ solo nel numero di neutroni che troviamo nel nucleo. Mentre l’idrogeno ha un solo protone nel nucleo, il deuterio ha un protone ed un neutrone ed il trizio ha un protone e due neutroni.

Il fatto che la concentrazione di acqua pesante sia maggiore, significa semplicemente che, rispetto alla Terra, sono piu’ abbondanti le molecole di D2O, cioe’ con atomi di deuterio al posto di quelli di idrogeno.

Siete rimasti delusi dalle scoperte di Curiosity?

Probabilmente si. In realta’ si tratta di scoperte molto importanti dal punto di vista scientifico, se consideriamo che Curiosity e’ sul pianeta rosso solo da poche settimane.

Nei precedenti post, avevamo gia’ annunciato che molto probabilmente la scoperta sensazionale sarebbe stata l’evidenza, o almeno presunta tale, di carbonio nel terreno marziano.

Come anticipato nei giorni scorsi, erano del tutto infondate le voci che ipotizzavano scoperte o evidenze di forme di vita su Marte.

Per un’analisi completa e scientifica del 2012, ma che in realta’ ci consente di spaziare a 360 gradi in diversi campi della scienza, non perdete in libreria  “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.