17 equazioni che hanno cambiato il mondo

Nel 2013 Ian Stewart, professore emerito di matematica presso l’università di Warwick, ha pubblicato un libro molto interessante e che consiglio a tutti di leggere, almeno per chi non ha problemi con l’inglese. Come da titolo di questo articolo, il libro si intitola “Alla ricerca dello sconosciuto: 17 equazioni che hanno cambiato il mondo”.

Perchè ho deciso di dedicare un articolo a questo libro?

In realtà, il mio articolo, anche se, ripeto, è un testo che consiglio, non vuole essere una vetrina pubblicitaria a questo testo, ma l’inizio di una riflessione molto importante. Queste famose 17 equazioni che, secondo l’autore, hanno contribuito a cambiare il mondo che oggi conosciamo, rappresentano un ottimo punto di inizio per discutere su alcune importanti relazioni scritte recentemente o, anche, molti secoli fa.

Come spesso ripetiamo, il ruolo della fisica è quello di descrivere il mondo, o meglio la natura, che ci circonda. Quando i fisici fanno questo, riescono a comprendere perchè avviene un determinato fenomeno e sono altresì in grado di “predirre” come un determinato sistema evolverà nel tempo. Come è possibile questo? Come è noto, la natura ci parla attraverso il linguaggio della matematica. Modellizare un sistema significa trovare una o più equazioni che  prendono in considerazione i parametri del sistema e trovano una relazione tra questi fattori per determinare, appunto, l’evoluzione temporale del sistema stesso.

Ora, credo che sia utile partire da queste 17 equzioni proprio per riflettere su alcuni importanti risultati di cui, purtroppo, molti ignorano anche l’esistenza. D’altro canto, come vedremo, ci sono altre equazioni estremanete importanti, se non altro per le loro conseguenze, che vengono studiate a scuola senza però comprendere la potenza o le implicazioni che tali risultati hanno sulla natura.

Senza ulteriori inutili giri di parole, vi presento le 17 equazioni, ripeto secondo Stewart, che hanno cambiato il mondo:

Le 17 equazioni che hanno cambiato il mondo secondo Ian Stewart

Sicuramente, ognuno di noi, in base alla propria preparazione, ne avrà riconosciute alcune.

Passiamo attraverso questa lista per descrivere, anche solo brevemente, il significato e le implicazioni di questi importanti risultati.

Teorema di Pitagora

Tutti a scuola abbiamo appreso questa nozione: la somma dell’area dei quadrati costruiti sui cateti, è pari all’area del quadrato costruito sull’ipotenusa. Definizione semplicissima, il più delle volte insegnata come semplice regoletta da tenere a mente per risolvere esercizi. Questo risultato è invece estremamente importante e rappresenta uno dei maggiori assunti della geometria Euclidea, cioè quella che tutti conoscono e che è relativa al piano. Oltre alla tantissime implicazioni nello spazio piano, la validità del teorema di Pitagora rappresenta una prova indiscutibile della differenza tra spazi euclidei e non. Per fare un esempio, questo risultato non è più vero su uno spazio curvo. Analogamente, proprio sfruttando il teorema di Pitagora, si possono fare misurazioni sul nostro universo, parlando proprio di spazio euclideo o meno.

 

Logaritmo del prodotto

Anche qui, come riminescenza scolastica, tutti abbiamo studiato i logaritmi. Diciamoci la verità, per molti questo rappresentava un argomento abbastanza ostico e anche molto noioso. La proprietà inserita in questa tabella però non è affatto banale e ha avuto delle importanti applicazioni prima dello sviluppo del calcolo informatizzato. Perchè? Prima dei moderni calcolatori, la trasformazione tra logaritmo del prodotto e somma dei logaritmi, ha consentito, soprattutto in astronomia, di calcolare il prodotto tra numeri molto grandi ricorrendo a più semplici espedienti di calcolo. Senza questa proprietà, molti risultati che ancora oggi rappresentano basi scientifiche sarebbero arrivati con notevole ritardo.

 

Limite del rapporto incrementale

Matematicamente, la derivata di una funzione rappresenta il limite del rapporto incrementale. Interessante! Cosa ci facciamo? La derivata di una funzione rispetto a qualcosa, ci da un’indicazione di quanto quella funzione cambi rispetto a quel qualcosa. Un esempio pratico è la velocità, che altro non è che la derivata dello spazio rispetto al tempo. Tanto più velocemente cambia la nostra posizione, tanto maggiore sarà la nostra velocità. Questo è solo un semplice esempio ma l’operazione di derivata è uno dei pilastri del linguaggio matematico utilizzato dalla natura, appunto mai statica.

 

Legge di Gravitazione Universale

Quante volte su questo blog abbiamo citato questa legge. Come visto, questa importante relazione formulata da Newton ci dice che la forza agente tra due masse è direttamente proporzionale al prodotto delle masse stesse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. A cosa serve? Tutti i corpi del nostro universo si attraggono reciprocamente secondo questa legge. Se il nostro Sistema Solare si muove come lo vediamo noi, è proprio per il risultato delle mutue forze agenti sui corpi, tra le quali quella del Sole è la componente dominante. Senza ombra di dubbio, questo è uno dei capisaldi della fisica.

 

Radice quadrata di -1

Questo è uno di quei concetti che a scuola veniva solo accennato ma che poi, andando avanti negli studi, apriva un mondo del tutto nuovo. Dapprima, siamo stati abituati a pensare ai numeri naturali, agli interi, poi alle frazioni infine ai numeri irrazionali. A volte però comparivano nei nostri esercizi le radici quadrate di numeri negativi e semplicemente il tutto si concludeva con una soluzione che “non esiste nei reali”. Dove esiste allora? Quei numeri non esistono nei reali perchè vivono nei “complessi”, cioè in quei numeri che arrivano, appunto, da radici con indice pari di numeri negativi. Lo studio dei numeri complessi rappresenta un importante aspetto di diversi settori della conoscenza: la matematica, l’informatica, la fisica teorica e, soprattutto, nella scienza delle telecomunicazioni.

 

Formula di Eulero per i poliedri

Questa relazione determina una correlazione tra facce, spigoli e vertici di un poliedro cioè, in parole semplici, della versione in uno spazio tridimensionale dei poligoni. Questa apparentemente semplice relazione, ha rappresentato la base per lo sviluppo della “topologia” e degli invarianti topologici, concetti fondamentali nello studio della fisica moderna.

 

Distribuzione normale

Il ruolo della distribuzione normale, o gaussiana, è indiscutibile nello sviluppo e per la comprensione dell’intera statistica. Questo genere di curva ha la classica forma a campana centrata intorno al valore di maggior aspettazione e la cui larghezza fornisce ulteriori informazioni sul campione che stiamo analizzando. Nell’analisi statistica di qualsiasi fenomeno in cui il campione raccolto sia statisticamente significativo e indipendente, la distribuzione normale ci fornisce dati oggettivi per comprendere tutti i vari trend. Le applicazioni di questo concetto sono praticametne infinite e pari a tutte quelle situazioni in cui si chiama in causa la statistica per descrivere un qualsiasi fenomeno.

 

Equazione delle Onde

Questa è un’equazione differenziale che descrive l’andamento nel tempo e nello spazio di un qualsiasi sistema vibrante o, più in generale, di un’onda. Questa equazione può essere utilizzata per descrivere tantissimi fenomeni fisici, tra cui anche la stessa luce. Storicamente poi, vista la sua importanza, gli studi condotti per la risoluzione di questa equazione differenziale hanno rappresentato un ottimo punto di partenza che ha permesso la risoluzione di tante altre equazioni differenziali.

 

Trasformata di Fourier

Se nell’equazione precedente abbiamo parlato di qualcosa in grado di descrivere le variazioni spazio-temporali di un’onda, con la trasformata di Fourier entriamo invece nel vivo dell’analisi di un’onda stessa. Molte volte, queste onde sono prodotte dalla sovrapposizione di tantissime componenti che si sommano a loro modo dando poi un risultato finale che noi percepiamo. Bene, la trasformata di Fourier consente proprio di scomporre, passatemi il termine, un fenomeno fisico ondulatorio, come ad esempio la nostra voce, in tante componenti essenziali più semplici. La trasformata di Fourier è alla base della moderna teoria dei segnali e della compressione dei dati nei moderni cacolatori.

 

Equazioni di Navier-Stokes

Prendiamo un caso molto semplice: accendiamo una sigaretta, lo so, fumare fa male, ma qui lo facciamo per scienza. Vedete il fumo che esce e che lentamente sale verso l’alto. Come è noto, il fumo segue un percorso molto particolare dovuto ad una dinamica estremamente complessa prodotta dalla sovrapposizione di un numero quasi infinito di collissioni tra molecole. Bene, le equazioni differenziali di Navier-Stokes descrivono l’evoluzione nel tempo di un sistema fluidodinamico. Provate solo a pensare a quanti sistemi fisici includono il moto di un fluido. Bene, ad oggi abbiamo solo delle soluzioni approssimate delle equazioni di Navier-Stokes che ci consentono di simulare con una precisione più o meno accettabile, in base al caso specifico, l’evoluzione nel tempo. Approssimazioni ovviamente fondamentali per descrivere un sistema fluidodinamico attraverso simulazioni al calcolatore. Piccolo inciso, c’è un premio di 1 milione di dollari per chi riuscisse a risolvere esattamente le equazioni di Navier-Stokes.

 

Equazioni di Maxwell

Anche di queste abbiamo più volte parlato in diversi articoli. Come noto, le equazioni di Maxwell racchiudono al loro interno i più importanti risultati dell’elettromagnetismo. Queste quattro equazioni desrivono infatti completamente le fondamentali proprietà del campo elettrico e magnetico. Inoltre, come nel caso di campi variabili nel tempo, è proprio da queste equazioni che si evince l’esistenza di un campo elettromagnetico e della fondamentale relazione tra questi concetti. Molte volte, alcuni soggetti dimenticano di studiare queste equazioni e sparano cavolate enormi su campi elettrici e magnetici parlando di energia infinita e proprietà che fanno rabbrividire.

 

La seconda legge della Termodinamica

La versione riportata su questa tabella è, anche a mio avviso, la più affascinante in assoluto. In soldoni, la legge dice che in un sistema termodinamico chiuso, l’entropia può solo aumentare o rimanere costante. Spesso, questo che è noto come “principio di aumento dell’entropia dell’universo”, è soggetto a speculazioni filosofiche relative al concetto di caos. Niente di più sbagliato. L’entropia è una funzione di stato fondamentale nella termodinamica e il suo aumento nei sistemi chiusi impone, senza mezzi termini, un verso allo scorrere del tempo. Capite bene quali e quante implicazioni questa legge ha avuto non solo nella termodinamica ma nella fisica in generale, tra cui anche nella teoria della Relatività Generale di Einstein.

 

Relatività

Quella riportata nella tabella, se vogliamo, è solo la punta di un iceberg scientifico rappresentato dalla teoria della Relatività, sia speciale che generale. La relazione E=mc^2 è nota a tutti ed, in particolare, mette in relazione due parametri fisici che, in linea di principio, potrebbero essere del tutto indipendenti tra loro: massa ed energia. Su questa legge si fonda la moderna fisica degli acceleratori. In questi sistemi, di cui abbiamo parlato diverse volte, quello che facciamo è proprio far scontrare ad energie sempre più alte le particelle per produrne di nuove e sconosciute. Esempio classico e sui cui trovate diversi articoli sul blog è appunto quello del Bosone di Higgs.

 

Equazione di Schrodinger

Senza mezzi termini, questa equazione rappresenta il maggior risultato della meccanica quantistica. Se la relatività di Einstein ci spiega come il nostro universo funziona su larga scala, questa equazione ci illustra invece quanto avviene a distanze molto molto piccole, in cui la meccanica quantistica diviene la teoria dominante. In particolare, tutta la nostra moderna scienza su atomi e particelle subatomiche si fonda su questa equazione e su quella che viene definita funzione d’onda. E nella vita di tutti i giorni? Su questa equazione si fondano, e funzionano, importanti applicazioni come i laser, i semiconduttori, la fisica nucleare e, in un futuro prossimo, quello che indichiamo come computer quantistico.

 

Teorema di Shannon o dell’informazione

Per fare un paragone, il teorema di Shannon sta ai segnali così come l’entropia è alla termodinamica. Se quest’ultima rappresenta, come visto, la capicità di un sistema di fornire lavoro, il teorema di Shannon ci dice quanta informazione è contenuta in un determinato segnale. Per una migliore comprensione del concetto, conviene utilizzare un esempio. Come noto, ci sono programmi in grado di comprimere i file del nostro pc, immaginiamo una immagine jpeg. Bene, se prima questa occupava X Kb, perchè ora ne occupa meno e io la vedo sempre uguale? Semplice, grazie a questo risultato, siamo in grado di sapere quanto possiamo comprimere un qualsiasi segnale senza perdere informazione. Anche per il teorema di Shannon, le applicazioni sono tantissime e vanno dall’informatica alla trasmissione dei segnali. Si tratta di un risultato che ha dato una spinta inimmaginabile ai moderni sistemi di comunicazione appunto per snellire i segnali senza perdere informazione.

 

Teoria del Caos o Mappa di May

Questo risultato descrive l’evoluzione temporale di un qualsiasi sistema nel tempo. Come vedete, questa evoluzione tra gli stati dipende da K. Bene, ci spossono essere degli stati di partenza che mplicano un’evoluzione ordinata per passi certi e altri, anche molto prossimi agli altri, per cui il sistema si evolve in modo del tutto caotico. A cosa serve? Pensate ad un sistema caotico in cui una minima variazione di un parametro può completamente modificare l’evoluzione nel tempo dell’intero sistema. Un esempio? Il meteo! Noto a tutti è il cosiddetto effetto farfalla: basta modificare di una quantità infinitesima un parametro per avere un’evoluzione completamente diversa. Bene, questi sistemi sono appunto descritti da questo risultato.

 

Equazione di Black-Scholes

Altra equazione differenziale, proprio ad indicarci di come tantissimi fenomeni naturali e non possono essere descritti. A cosa serve questa equazione? A differenza degli altri risultati, qui entriamo in un campo diverso e più orientato all’uomo. L’equazione di Black-Scholes serve a determinare il prezzo delle opzioni in borsa partendo dalla valutazione di parametri oggettivi. Si tratta di uno strumento molto potente e che, come avrete capito, determina fortemente l’andamento dei prezzi in borsa e dunque, in ultima analisi, dell’economia.

 

Bene, queste sono le 17 equazioni che secondo Stewart hanno cambiato il mondo. Ora, ognuno di noi, me compreso, può averne altre che avrebbe voluto in questa lista e che reputa di fondamentale importanza. Sicuramente questo è vero sempre ma, lasciatemi dire, questa lista ci ha permesso di passare attraverso alcuni dei più importanti risultati storici che, a loro volta, hanno spinto la conoscenza in diversi settori. Inoltre, come visto, questo articolo ci ha permesso di rivalutare alcuni concetti che troppo spesso vengono fatti passare come semplici regolette non mostrando la loro vera potenza e le implicazioni che hanno nella vita di tutti i giorni e per l’evoluzione stessa della scienza.

 

”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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Effetto Hutchison: realta’ o bufala?

Nell’apposita sezione:

– Hai domande o dubbi?

un nostro caro lettore ci ha fatto una richiesta davvero molto interessante. Come potete leggere, ci chiede di dare maggiori dettagli circa l’effetto Hutchinson cioe’ una serie di fenomeni apparentemente non spiegabili utilizzando le attuali conoscenze della fisica.

Personalmente, trovo questa richiesta molto interessante se non altro perche’ ci consente di poter parlare di qualcosa ancora poco dibattutto sui siti nazionali anche se molto in voga gia’ da diversi anni sui siti in lingua inglese. Al solito, permettetemi questo piccolo monito, molti nostri blog e forum non fanno altro che riportare pezzi copiati qua e la senza, salvo alcuni rari casi, discutere la cosa in dettaglio.

Cosa sarebbe questo effetto Hutchinson?

Come anticipato, con questo termine si intendoo in realta’ una serie di fenomeni “strani” dovuti ad interferenza elettromagnetica. Cioe’? Se provate a documentarvi in rete, trovate sempre questa frase:

L’Effetto Hutchison si verifica come il risultato di interferenze di onde radio in una zona di spazio volumetrico avvolto da sorgenti di alto voltaggio, solitamente un generatore Van de Graff, e due o piu’ bobine di Tesla.

OK, ma che significa? Prendete una regione di spazio e fate interferire onde radio con una determinata frequenza e potenza. In prossimita’ della stessa zona sono presenti anche generatori ad alto voltaggio che in realta’ puo’ essere prodotto in vari modi, in particolare usando un Van de Graff o delle bobine Tesla.

Bene, creata questa zona “speciale” con campi elettromagnetici diversi cosa si ottiene?

Gli effetti sono i piu’ disparati: levitazione di oggetti pesanti (metallici ma non solo), compenetrazione di materiali diversi, riscaldamento anomalo di metalli senza bruciare altri materiali in contatto, cambiamenti sia provvisori che definitivi della struttura molecolare dei materiali, ecc.

Per darvi un’idea piu’ chiara, vi riporto un’immagine di alcuni materiali che sono stati sottoposti a questo trattamento:

 

Materiali sottoposti all’effetto Hutchinson

notate in particolare lo sfaldamento dei metalli e l’ultima foto di un pezzo di legno compenetrato nel metallo senza sfaldare ne modificare ne il metallo ne il legno.

Pensate che questo straordinario effetto e’ stato realizzato dentro una normale abitazione utilizzando attrezzatura che ognuno di noi potrebbe acquistare sfruttando una potenza totale di 75W con 120 V in alternata. Come potete immaginare, questo effetto e’ stato mostrato per la “prima” volta da John Hutchinson un canadese che ha iniziato alla fine degli anni ‘7o a fare sperimentazione per hobby riprendendo gli studi addirittura di Nikola Tesla.

John Hutchinson nella sua casa

Visto che a noi piace tanto informarci su internet, sono andato a leggere moltissimi siti per capire cosa la gente pensasse di questo effetto. Per prima cosa, vedendo le foto che ho riportato, capite subito quale enorme quantita’ di energia sia necessaria per provocare questi effetti. Inoltre, ottenendo risultati di questo tipo, appare evidente come ci siano molti punti oscuri dell’interazione tra onde radio e materia che ancora ci sfuggono. Secondo molti siti, e’ importante ripetere la fonte delle affermazioni, effetti del genere possono solo essere compresi arrendendosi al fatto che i legami molecolari possano essere modificati attraverso onde radio. L’evidenza di un metallo che aumenta notevolmente la sua temperatura senza bruciare cio’ che lo circonda e’ a sua volta una chiara dimostrazione che la termodinamica cosi’ come la conosciamo debba essere modificata in presenza di notevoli campi elettromagnetici in grado di modificare la concezione stessa di calore che normalmente utilizziamo.

Pesnate sia sufficiente? No, andiamo un pochino piu’ oltre. Da dove viene tutta questa energia se abbiamo solo un dispositivo casalingo collegato alla presa di corrente? Ma e’ ovvio, mettete insieme effetto Hutchinson e Tesla e capirete come questa sia un’applicazione in grado di sfruttare l’energia di punto zero e la produzione spontanea di coppie particella-anti particella nel vuoto quantistico. Perche’ nessun ente, universita’ o laboratorio sta sperimentando questi sistemi per sfruttare questa energia enorme, gratuita e assolutamente rinnovabile?

Che domande che fate ancora: perche’ gli scienziati zozzoni sono tutti corrotti e asserviti al potere delle grandi multinazionali. Al solito pensano di aver capito tutto e sono chiusi alle loro equazioncine che dovrebbero spiegare la meccanica, la termodinamica e l’elettromagnetismo e non si accorgono invece che le evidenze mostrano che tutte le teorie sono sbagliate. Prima ho parlato anche di levitazione di oggetti e vi ho sottolineato il fatto che questa avvenga non solo per oggetti metallici. Ecco una foto di Hutchinson che mostra un modello di disco volante in plastica che e’ stato fatto levitare in uno dei suoi esperimenti:

Hutchinson con il modellino di ufo che avrebbe fatto levitare

Pensate che il modellino di disco volante sia stato scelto a caso? Forse da Hutchinson si, ma questo effetto potrebbe spiegare anche come fanno a volare i dischi volanti che “ogni giorno” vediamo sfrecciare sulle nostre teste. Pensate quanto potremmo imparare sfruttando questo effetto e utilizzandolo per fare viaggi interplanetari, viaggi nel tempo, curvare lo spazio tempo, ecc.

Scienziati perditempo che non fate altro che rubare gli stipendi pagati da gruppi di potere a cui siete asserviti, vergognatevi tutti, compreso il sottoscritto.

Bene, ora torniamo seri e ragioniamo su quanto detto. Piccola parentesi, al solito sto scherzando parafrasando pero’ quello che viene normalmente, anche in questo caso, detto su moltissimi siti. Se provate a documentarvi in rete, troverete diversi articoli che parlano di questo presunto effetto attaccando la scienza ufficiale complice di non approfondire queste scoperte.

Come anticipato, il fatto che lo stesso Hutchinson dica di rifarsi agli esperimenti di Tesla non puo’ che fungere da cassa di risonanza per il complottismo verso la scienza. Di Tesla in particolare abbiamo gia’ parlato in questi articoli:

– Il Raggio della Morte

– Il Raggio del Dolore

– Marconi, Tesla e l’evidenza aliena

– Le terribili armi scalari

parlando dell’uomo, dello scienziato ma soprattutto della reale considerazione che la scienza ufficiale ha di questo scienziato di prim’ordine. Purtroppo, ancora oggi molti credono che tutte le scoperte di Tesla siano finite nel dimenticatoio per colpa del governo o di organizzazioni. Questo non e’ assolutamente vero! Pensate solo alla corrente alternata, alle bobine o alle tecnologie senza fili. Tutte scoperte partite o completamente sviluppate da Tesla e oggi sfruttate a pieno. Purtroppo, c’e’ ancora chi ignorantemente sostiene che non siamo in grado o non vogliamo utilizzare la corrente alternata.

Detto questo torniamo ad Hutchinson. Veramente sono stati osservati questi effetti? Purtroppo, anche in questo caso, siamo di fronte alla totale mancanza di prove scientifiche a sostegno. Lo stesso Hutchinson dichiara di non sapere quando e perche’ i suoi esperimenti riescono e per di piu’, non sono mai riusciti di fronte a persone esperte esterne.

Vi voglio mostrare un video a mio avviso interessante:

Notato niente di strano nell’angolo in alto a sinistra? Magari un filo che si riavvolge e tira su il modellino di ufo? Capite bene come questo video messo in rete dallo stesso Hutchinson smentisca da subito il suo esperimento di levitazione.

Ora e’ importante rimarcare un cosa: personalmente, e questo dovrebbe valere per tutti, mi reputo una persona molto aperta e consapevole, da ricercatore, che quello che sappiamo e’ sempre troppo poco rispetto a quanto c’e’ ancora da scoprire. Detto questo, qualora ci fossero effetti nuovi non comprensibili ma ripetibili indipendentemente da chi compie o osserva l’esperimento, la cosa non mi sorprenderebbe affatto. Moltissime invenzioni e scoperte sono arrivate per puro caso e stravolgendo qualcosa che si pensava ben compreso e archiviato. Alla luce di quanto osservato pero’, questo non e’ il caso dell’effetto Hutchinson. E’ vero, in rete ci sono decine di video che mostrano questi esperimenti ma molti di questi mostrano particolari quantomeno sospetti. A parte il video riportato prima, facendo una ricerca in rete potete trovare molti altri documenti sulla levitazione. In questi casi si vede una rapida accelerazione dell’oggettto che sale verso l’alto, accelerazione del tutto compatibile con una caduta libera. Cosa significa? Semplice, che il sospetto che la ripresa sia fatta capovolgendo l’immagine, dunque oggetto che cade piuttosto che salire, e’ davvero molto forte.

Altra piccola parentesi che e’ doveroso fare senza voler offendere nessuno: ma davvero pensate che gli scienziati siano cosi’ stolti? Per poter andare avanti nella conoscenza e’ necessario non smettere mai di essere curiosi e di farsi domande. Oltre a questo pero’, c’e’ tutto un panorama di leggi, effetti, spiegazioni che per anni sono state affinate fino ad arrivare a quello che sappiamo oggi. Dico questo perche’ molto spesso, non sono su questo effetto, leggo in rete persone che si lanciano in spiegazioni parlando a vanvera di questo o quest’altro effetto mostrando chiaramente da quello che scrivono quanto poco sappiano dell’argomento. Per l’effetto Hutchinson tanti parlano di interferenza di onde, principi della termodinamica, Tesla, ecc. senza conoscere minimamnete le basi su cui questi concetti su fondano. Credetemi, diffidate da questi luminari di “wikipediana” cultura che pensano che dopo aver letto due paginette abbiano la comprensione del tutto al punto da poter ridicolizzare chi queste cose le ha studiate, magari le insegna in corsi universitari e continua ancora oggi a farsi domande esistenziali.

 

”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 vetro spesso solo due atomi

Come sappiamo bene, la storia della ricerca e della scienza in generale e’ piena di scoperte avvenute in modo del tutto casuale. Spesso, queste scoperte si rivelano di fondamentale imporanza per l’uomo e quello che contribuisce ancora di piu’ alla notorieta’ della scoperta e’ la non intenzione di base di arrivare a questi risultati.

Perche’ avviene questo?

Non potendo dare una risposta provata, mi limitero’ ad esporre un mio personale pensiero. In questo caso, a mio avviso, quello che rende cosi’ affascinanti queste scoperte per i non addetti ai lavori e’ proprio la casualita’ della scoperta. Questi meccanismi rendono la ricerca scientifica piu’ umana e vicina alle persone comuni. Pensare ad uno sbadato scienziato che lascia i suoi campioni fuori posto o senza pulirli e poi, tornando il giorno dopo, trova la scoperta che lo rendera’ famoso, e’ qualcosa che avvicina molto i ricercatori alle persone comuni, tutte con le loro distrazioni, pensieri e cose piu’ “terrene” da fare.

Se ci pensiamo, la stessa cosa e’ avvenuta per Flemming con la scoperta della penicillina. Come sicuramente sapete, anche in questo caso, la scoperta fu del tutto fortuita. Lo scienziato lascio’ alcuni batteri su cui stava lavorando in una capsula di cultura e parti’ per una vacanza. Al suo ritorno si accorse che all’interno della capsula vi era una zona in cui i batteri non erano cresciuti ed in cui era presente una muffa. Proprio da questa muffa si arrivo’ poi, anche se in diversi passi nel corso del tempo e perfezionando i metodi di produzione, alla penicillina, quell’importante salvavita che tutti conosciamo. Se vogliamo, la bravura del ricercatore e’ nell’interpretare e nell’accorgersi di avere tra le mani qualcosa di importante e non un risultato sbagliato o della sporcizia lasciata per caso.

Perche’ ho fatto questo cappello introduttivo?

Come potete immaginare, vi voglio parlare di una scoperta fortuita, forse meno “vitale” della penicillina, ma sicuramente molto affascinante e con importanti risvolti per il futuro. Si tratta, come forse avrete letto su molti giornali, della produzione del vetro piu’ sottile al mondo, appena due atomi.

Andiamo con ordine, parlando proprio di come ‘e stata fatta questa scoperta.

Un team di scienziati stava lavorando alla produzione di fogli di grafene, una struttura atomica composta di carbonio, spessa appena un atomo, ma con importanti prorieta’ sia chimiche che meccaniche. La produzione di questo grafene era fatta utilizzando ovviamente atomi di carbonio ma anche fogli di quarzo utilizzati per la deposizione.

Osservazione al microscopio della zona impura del grafene

Osservando al microscopio uno di questi fogli, gli scienziati si sono accorti che in una piccola parte era presente una regione di colorazione diversa rispetto al resto. Proprio mediante l’osservazione al microscopio e’ stato possibile determinare che si trattava di una struttura diversa da quella del grafene e composta di Silicio e Ossigeno. Questa non era una struttura casuale, ma gli atomi erano disposti in modo ordinato e formavano un foglio spesso appena due atomi.

Caratterizzando la struttura del foglio, gli scienziati si sono accorti che quello che stavano osservando era un vetro. non un vetro qualsiasi, ma il piu’ sottile vetro mai realizzato.

Dov’e’ la casualita’ della scoperta?

Ovviamente, nel laboratorio si stava producendo grafene che, come detto, e’ composto da atomi di carbonio. Da dove sono usciti Silicio e Ossigeno per il vetro? La risposta e’ quantomai banale ma affascinante. Secondo i ricercatori, una fuga d’aria all’interno della camera di produzione ha causato l’ingresso dell’ossigino e la conseguente reazione con il rame e con il quarzo contenuto all’interno per la produzione di grafene. Risultato, in una piccola zona del grafene si e’ formato un sottilissimo strato di vetro comune.

Come anticipato, parliamo di una scoperta affascinante ma che sicuramente non puo’ combattere con quella della penicillina. Perche’ pero’ e’ importante dal punto di vista scientifico?

Per prima cosa, il fatto che si tratti del piu’ sottile vetro mai realizzato e’ stato certificato inserendo questa scoperta nel libro dei Guiness dei Primati.

Oltre a questo, tornando invece a parlare di scienza, la struttura del vetro non e’ molto facile da capire. Come sapete, questo puo’ allo stesso tempo essere considerato sia un liquido che un solido. Detto questo, se si osserva un vetro al microscopio, non si riesce a distinguere bene la sua struttura atomica. Nella struttura amorfa della sostanza, si evidenziano sottoinsiemi disordinati di atomi, senza poter descrivere in dettaglio il posizionamento ed i legami che intercorrono tra di essi.

Nel caso dl vetro di cui stiamo parlando invece, proprio lo spessore cosi’ ridotto consente di poter distinguere chiaramente la posizione dei diversi atomi e quindi di avere una mappa delle posizioni di Ossigeno e Silicio. Come potete immaginare, dal punto di vista scientifico questa evidenza e’ di fondamentale importanza per poter classificare e comprendere a fondo i materiali amorfi a cui anche il vetro appartiene.

Oltre a questo, sempre gli scienziati coinvolti nella ricerca si sono accorti che la struttura ottenuta era molto simile a quella ipotizzata ben 80 anni prima, nel 1932, dal fisico norvegese Zachariasen. Costui dedico’ gran parte della sua carriera allo studio dei vetri e proprio nel 1932 pubblico’ l’articolo “The atomic Arrangement in Glass”. In questo articolo Zachariasen inseri’ alcuni suoi schemi relativi al posizionamento degli atomi all’interno del vetro. Come potete immaginre, si trattava di disegni ottenuti da considerazioni scientifiche personali. Bene, a distanza di oltre 80 anni, e’ stato possibile osservare direttamente la struttura del vetro e confermare le supposizoni fatte da Zachariasen.

Se vogliamo, fino a questo punto abbiamo mostrato il fascino della scoperta. La prossima domanda che potrebbe invece venire in mente e’: cosa ci facciamo con questo vetro?

Dal punto di vista applicativo, questa scoperta potrebbe avere negli anni a venire importanti ripercussioni su diversi campi. Per prima cosa, un vetro cosi’ sottile e’ praticamente privo di impurezze. Questo lo rende particolarmente appetibile per applicazioni di precisione su scala micrometrica, dove una minima variazione della struttura potrebbe comportare errori sistematici non prevedibili.

Inoltre, strutture come questa ottenuta, sono importantissime per la realizzazione di sistemi elettronici miniaturizzati. Anche qui, la purezza e’ uno dei requisiti fondamentali richiesti. Oltre a questa, un vetro cosi’ sottile puo’ essere pensato per applicazioni di microtrasmissione dei segnali, fondamentali, ad esempio, nei transistor.

Grazie a questa scoperta, possiamo dunque pensare di avere un metodo di produzione per spessori infinitesimali. I risultati di questa produzione potrebbero essere utilizzati per aprire la strada ad una miniaturtizzazione ancora piu’ spinta dei dispositivi elettroni che trovano largo uso in tantissimi “gadget” tecnologici che ci portiamo dietro.

Concludendo, la scoperta del vetro piu’ sottile al mondo e’ avvenuta quasi per caso. Dico “quasi” perche’ ovviamente stiamo parlando di scienziati seri e che erano impegnati su lavori molto importanti e di chiara importanza. Durante questi studi, si e’ evideniata la formazione fortuita di una zona vetrosa composta da ossigeno e silicio. Come visto nell’articolo, questa scoperta potrebbe avere importanti ripercussioni su tantissimi settori diversi che vanno dalla microelettronica, alla tramissione dei segnali, fino anche, perche’ no, ad applicazioni di fisica delle alte energie per lo studio e la realizzazione di rivelatori sempre piu’ innovativi.

 

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

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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Ancora sugli esopianeti

Come sapete, siamo soliti tornare su argomenti gia’ trattati, qualora su questi venissero richiesti dettagli aggiuntivi o, sopratutto, quando qualcosa di nuovo viene scoperto o introdotto.

Questa volta vogliamo tornare a parlare di esopianeti, su cui molto avevamo detto in questi articoli:

– A caccia di vita sugli Esopianeti

– Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

– Esopianeti che non dovrebbero esserci

Perche’ torniamo a parlarne?

Perche’ tutti e due i motivi sopra indicati convergono su questo argomento. Prima di tutto, nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

e’ stato suggerito di parlare della presunta scoperta di un nuovo esopianeta che sembrerebbe poter essere il corpo extrasolare piu’ simile alla nostra Terra e poi perche’ ci sono anche delle novita’ di cui vorrei parlare.

Andiamo con ordine.

Come potete leggere, la richiesta era relativa all’esopianeta KOI-4742.01. Come giustamente detto, di questo pianeta si e’ avuta l’evidenza solo pochi giorni fa. Perche’ parlo di evidenza e non di scoperta? Usando un linguaggio piu’ simile a quello della fisica delle particelle, si parla di evidenza quando c’e’ il sospetto che potrebbe esserci un corpo in quella zona dell’universo che stiamo osservando, ma ancora non vi e’ la certezza. Per KOI-4742.01 la situazione e’ proprio questa. Come visto negli articoli precedenti, gli esopianeti vengono identificati con il metodo dei passaggi. Per prima cosa, si identifica la stella intorno ala quale potrebbe esserci un sistema stellare. Dopo di che, si osserva questa stella cercando di misurare le minime variazioni di luminosita’ che si hanno quando un pianeta gli passa davanti. Questo e’ il metodo utilizzato per identificare i pianeti fuori dal sistema solare. Come potete facilmente immaginare, si tratta di un metodo molto complicato basato su variazioni minime di luminosita’ percepite ad una distanza cosi’ lontana. Proprio per questo motivo, ruolo determinante in questa ricerca e’ sicuramente quello del telescopio. Strumenti sempre piu’ potenti e precisi, possono consentire di identificare pianeti sempre piu’ lontani e piccoli.

Perche’ parliamo tanto di esopianeti?

Come detto in passato, lo studio di questi corpi e’ di fondamentale importanza per cercare di capire dove si potrebbe essere sviluppata la vita. Qui non stiamo parlando di video fasulli di UFO che passano da qualche parte, ma di una seria ricerca scientifica volta ad identificare pianeti potenzialmente abitabili. Come detto diverse volte, vi ricordo che quando parliamo di vita, non intendiamo necessariamente omini verdi che parlano e girano su astronavi. Ogni qualsiasi forma di vita, dal batterio alla forma piu’ complessa, possono aiutarci a capire meglio la formazione del nostro universo e soprattutto in quali e quanti casi si possono formare le condizioni per ospitare la vita.

Cosa ha di speciale KOI-4742.01?

Come anticipato, si tratta del potenziale esopianeta piu’ simile alla Terra. Cosa significa? Al momento ci sono piu’ di 3500 potenziali esopianeti, di cui quasi 1000 certi e identificati. Volendo fare una ricerca per trovare zone potenzialmente abitabili, di quali parametri terremo conto? Detto in altri termini, come possiamo dire se un pianeta e’ adatto o no per ospitare la vita?

Negli articoli precedenti, avevamo parlato di “zona di abitabilita’”, intendo quella fascia di distanze dalla stella centrale in grado di assicurare la formazione di acqua sul pianeta e delle temperature, diciamo, decenti, cioe’ non troppo calde ne’ troppo fredde.

Per poter procedere in modo sistematico e scientifico, e’ stato introdotto un indice matematico proprio per racchiudere queste caratteristiche. Come indicato nel commento da cui siamo partiti, si tratta del cosiddetto ESI, cioe’ “indice di similarita’ alla Terra”. Come funziona? Volendo utilizzare una terapia d’urto, vi faccio vedere la formula che definisce l’ESI:

Non spaventatevi, altro non e’ che il prodotto di probabilita’ ottenuto mettendo insieme 4 fattori: il raggio del pianeta, la densita’ interna, la velocita’ di fuga (indicatore della gravita’ sul pianeta) e la temperatura media della superficie. Ogni parametro viene confrontato con quelli della Terra e pesato in modo diverso. In tal senso, per la potenziale formazione della vita, si considera la temperatura superficiale piu’ importante del raggio e cosi’ via. Mettendo i parametri nella formula, ottenete una valore compreso tra 0 e 1, dove 1 indica qualcosa identico alla nostra Terra.

KOI-4742.01 ha un ESI pari a 0,91 ed e’, qualora venisse confermato, l’esopianeta piu’ simile alla Terra trovato fino a questo punto. Prima di questo, il primo posto in classifica spettava a Kepler-62e, con un ESI pari a 0,83. Per essere precisi, dobbiamo dire che il primo posto in classifica spetta ancora a Kepler-62e, dal momento che KOI-4742.01 non e’, come detto in precedenza, stato ancora confermato. Allo stesso modo, esistono anche altri esopianeti non confermati che potrebbero avere un ESI maggiore di 0,83, anche se minore di quello di KOI-4742.01.

Il sito piu’ completo e aggiornato con tutte le recenti scoperte e con tantissime informazioni su questo tipo di ricerche e’ senza dubbio quello del PHL, cioe’ Planet Habitability Laboratory, gestito dall’universita’ di Porto Rico:

– PHL site

Come potete vedere, qui trovate tantissime informazioni sulla ricerca in corso di esopianeti, insieme anche al catalogo aggiornato sia dei corpi identificati che di quelli sospetti:

– PHL, database

Nell’immagine che segue, trovate poi la classifica dei pianeti con ESI maggiore gia’ confermati:

Classifica degli esopianeti confermati con ESI maggiore

Prima di concludere, vorrei darvi qualche informazione aggiuntiva. Come potete vedere sul sito del PHL, gli esopianeti vengono anche classificati in base alla loro tipologia: terrestre caldo, superterrestre, subterrestre, mercuriano, ecc. Questa identificazione viene data considerando la tipologia di pianeta, se roccioso o meno, la temperatura e la massa del pianeta. Per farvi un esempio, Kepler-62e e’ classificato di tipo superterrestre, avendo una massa di circa 3 volte e mezzo quella della Terra. Anche questa distinzione risulta molto importante per la classificazione dei pianeti in base alla loro possibilita’ di ospitare o meno la vita.

Proprio per questo motivo, capite bene che l’ESI e’ si un parametro molto importante ma non e’ l’unico utilizzato. Nella classificazione degli esopianeti, si tiene conto di 7 parametri definiti a partire dala nostra Terra. Oltre all’indice di similarita’, si tiene conto della posizione, se in fascia abitabile o meno, dell’abitabilita’ per piante e vegetazione complessa, che dipende anche dall’umidita’ oltre che dalla temperatura, della tipologia dell’interno del pianeta, oltre che alla densita’ inserita nell’ESI qui si tiene conto se il nucleo e’ ricco di ferro o no, e tanti altri parametri importanti per la vita.

Concludendo, la ricerca degfli esopianeti continua senza sosta e il database di corpi conosciuti fuori dal nostro sistema solare cresce senza sosta. Come sappiamo bene, uno degli scopi principali di questa ricerca e’ quello di determinare se su qualche pianeta esistono le condizioni per la formazione e lo sviluppo di forme di vita. A tal proposito, sono stati introdotti diversi indici per formalizzare e confrontare facilmente le caratteristiche degli esopianeti. Tra questi, ruolo determinante e’ quello dellESI, cioe’ l’indice di somiglianza alla Terra. Fate pero’ attenzione ad una cosa: se anche dovessimo trovare un pianeta del tutto simile alla Terra e con caratteristiche adatte alla vita, non significherebbe assolutamente che esiste la certezza di trovare vita su quel pianeta. Per questo, non resterebbe che andare a vedere con i nostri occhi!

 

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Nuovo materiale

Ogni tanto e’ interessante parlare di materiali del futuro, prima di tutto per capire dove la ricerca ci sta portando e quali futuri benefici si potranno avere sintetizzando nuove sostanze. Gia’ in passato, avevamo parlato di questi argomenti:

– Uno sguardo ai materiali del futuro

Allo stesso modo, uno degli aspetti che da sempre solletica l’interesse delle persone verso la ricerca e’ l’assoluta casualita’ di alcune scoperte. Pensare a grandi rivoluzioni scoperte per caso, senza volerlo, e’ un aspetto attraente della ricerca.

In questo articolo, vorrei unire questi due aspetti, parlando della scoperta di un nuovo minerale, la Upsalite.

Cosa sarebbe?

Si tratta di un materiale sintetizzato da alcuni ricercatori dell’Universita’ di Uppsala in Svezia, dotato di una struttura amorfa e composto da un carbonato di magnesio.

Perche’ si parla di scoperta casuale?

Immagini al microscopio elettronico SEM e TEM della Upsalite

Fino a poco tempo fa, si pensava che i carbonati di magnesio non potessero essere prodotti con processi a bassa temperatura, questo unito alla notevole difficolta’ di sintetizzazione di strutture amorfe disidratate, cioe’ nelle quali le molecole di acqua sono state strappate dalla struttura.

Nell’Universita’ di Uppsala, esiste un gruppo di ricerca che si occupa di questi aspetti. Un venerdi pomeriggio, dopo aver modificato i parametri di sintesi dei precedenti tentativi, tutti andati male, i ricercatori hanno lasciato il laboratorio dimenticando il materiale nella cella di reazione. Al loro ritorno il lunedi mattina, si sono trovati un materiale rigido, di nuova sintesi, appunto la Upsalite.

Anche se alcuni giornali hanno parlato solo oggi di questa scoperta, la storia raccontata risale al 2011. Solo in questi giorni pero’, dopo due anni di prove e analisi per perfezionare ia procedura, i ricercatori hanno pubblicato un articolo specifico sul nuovo  materiale. Ecco il sito dove potete leggere l’articolo:

– Upsalite

Cosa ha di tanto importante la Upsalite?

Come e’ facile pensare, oltre all’aspetto puramente chimico-fisico della realizzazione di un materiale di questo tipo, l’importanza di una scoperta del genere si valuta in base alle possibili applicazioni del nuovo materiale. La Upsalite ha moltissime applicazioni nei campi piu’ diversi.

Dal punto di vista fisico, e’ formata da una struttura amorfa nanometrica, che gli consente di stabilire un nuovo record per la superficie utile al cm^2. Mi spiego meglio, in molti processi, quella che conta e’ la superficie di contatto tra i materiali. Avere una grande superficie di contatto, consente di poter velocizzare i fenomeni per cui il materiale e’ concepito. Bene, la Upsalite ha una superficie utile di ben 800 m^2 per grammo . Inoltre, il materiale appare poroso con notevoli interstizi vuoti e dal diametro dell’ordine dei 10 nanometri.

Come anticipato, queste caratteristiche rendono la Upsalite utilizzabile in moltissimi campi.

Prima di tutto, la struttura stessa rende il materiale in grado di assorbire notevoli quantita’ di acqua, dunque di ridurre velocemente l’umidita’ con un campione relativamente piccolo. In questo caso, si parla soprattutto di applicazioni industriali nella produzione di deumidificatori, ma anche nella realizzazione di apparecchiature da laboratorio.

Inoltre, la capacita’ di assorbire acqua potrebbe essere sfruttata in tutte quelle applicazioni in cui questa sostanza puo’ arrecare danni. Pensate, ad esempio, ai dispositivi elettronici, alla conservazione dei cibi e dei farmaci, ai magazzini in generale, ecc. Applicazioni oggi riservate, tra le altre cose, ai sacchettini di deumidificante di silica.

Sfruttando invece la struttura porosa, si potrebbe pensare di utilizzare la Upsalite per assorbire inquinanti o sostanze diffuse nell’ambiente. A livello domestico, la Upsalite potrebbe essere sfruttata per eliminare i cattivi odori, applicazione possibile e richiesta anche a livello industriale. Parlando di “odori” non possiamo certo prescindere da inquinanti dispersi in aria. Realizzando attraverso questo materiale filtri appositamente studiati, questa soluzione potrebbe essere sfruttata anche a livello di acque, sia marine che reflue, sfruttando appunto le caratteristiche della Upsalite.

Dal punto di vista ambientale, l’applicazione piu’ importante, potrebbe essere proprio quella per la rimozione di inquinanti in mare. Pensate, ad esempio, ad un carico di petrolio disperso in acqua e catturato spargendo Upsalite sulla superficie.

Essendo stata scoperta in Svezia, nell’articolo stesso non poteva mancare una possibile applicazione per sfruttare la Upsalite eliminando l’acqua, o meglio l’umidita’, dai campi da Hockey.

Concludendo, a volte, scoperte interessanti arrivano in modo del tutto fortuito e non premeditato. Questo e’ il caso della scoperta della Upsalite, un materiale di nuova sintesi che presenta una struttura nanoporosa e la piu’ grande superficie al grammo mai osservata. Queste caratteristische rendono la Upsalite sfruttabile in molti settori e con risvolti davvero notevoli nella vita di tutti i giorni.

 

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Haarp chiude i battenti

Il titolo che avete letto e’ corretto, anzi, per dirla tutta, la chiusura di HAARP e’ gia’ avvenuta, precisamente nel maggio 2013. Come dichiarato dal governo americano e dalla Darpa, ad oggi il sito militare dell’Alaska per lo studio degli srati alti dell’atmosfera e della ionosfera e’ ufficialmente abbandonato.

Per chi sta pensando che questa scelta servira’, almeno, a fermare le tantissime teorie cospirazioniste degli ultimi anni si sbaglia di grosso. Anzi, la chiusura di HAARP non ha fatto altro che creare nuove teorie della cospirazione o alimentare voci e miti sulla sua chiusura.

Cerchiamo di andare con ordine. Per prima cosa, cosa dicono i catastrofisti della chiusura di HAARP?

Come potete immaginare, la prima reazione e’ stata: alla fine si sono accorti di aver creato un pericolo per la Terra intera. In alternativa, gli altri paesi sono riusciti ad imporre agli USA la chiusura della piu’ potente arma mai realizzata. C’e’ poi chi parla di sabotaggi, non si sa ad opera di chi, per fermare queste “pericolose attivita’ scientifiche”.

Ovviamente, come visto in questi articoli:

– Haarp e terremoti indotti?

– Haarp, la causa di tutti i mali!

Tutte queste teorie circa la pericolosita’ dell’installazione ma, soprattutto, circa l’utilizzo delle antenne per uno scopo diverso da quello dichiarato, erano del tutto assurde. Non ci sono prove scientifiche a sostegno di queste ipotesi e, soprattutto, le basi scientifiche su cui si fondano, vedete ad esempio il caso de Aquino negli articoli precedenti, sono addirittura piu’ scarse di quelle di un film fantascientifico di basso livello.

Vista la notizia, non possono certo mancare quei siti che affermano che in realta’ HAARP e’ ancora in funzione e questa e’ solo una notizia per depistare e far crollare l’attenzione sull’installazione.

Altri ancora, sono invece pronti a mostrare dossier, che ovviamente non vengono mai pubblicati ma solo citati, in cui si dimostrerebbe che ormai gli USA sono, grazie alle ricerche fatte in Alaska, in grado di provocare terremoti, cambiare il clima, creare uragani, ecc.

Lasciando da parte queste idiozie, che ho riportato per dovere di cronaca e per mostrare la situazione attuale in rete, cerchiamo di capire perche’ HAARP e’ stato chiuso.

Il motivo reale della chiusura e’ in realta’ il piu’ vecchio del mondo, la mancanza di fondi. Avete capito bene, gli USA hanno deciso di non finanziare piu’ l’esperimento e di interrompere da un giorno all’altro tutte le attivita’.

Anche sull’aspetto fiscale, su molti siti si dimostra l’assurdita’ di questa affermazione mostrando la divisione del budget HAARP per il 2014. Trovate la relazione a questa pagina:

– Darpa FY2014

Visto il numero di pagine della relazione, conviene cercare direttamente Haarp e trovare il finanziamento per il 2014.

Come e’ possibile questo? Se ci sono soldi allocati per l’impianto nel 2014, come e’ possibile che sia chiuso?

La situazione e’ la seguente: quelle che vedete nel budget plan sono le spese ordinarie di funzionamento dell’impianto. Purtroppo, a causa di nuove leggi internazionali e alla rottura di alcune componenti, la richiesta economica per mantenere in vita il progetto era molto maggiore di quella allocata. A fronte di questa situazione, il governo degli Stati Uniti ha deciso di congelare il progetto. Cosa significa “congelare”? Semplice, tutte le attivita’ sono ferme a meno che non escano fuori finanziatori pronti ad investire soldi nel progetto. Detto in altri termini, e’ tutto fermo fino a quando non si trova qualcuno pronto a pagare.

Vi sorprende la cosa?

In diversi post, abbiamo parlato dei numerosi tagli fatti dal governo USA per la ricerca scientifica. Purtroppo, questo e’ un periodo di profonda crisi economica, per cui si pesano tutti i soldi da destinare alle attivita’. In passato, avevamo parlato anche dei problemi finanziari della NASA che ha ricevuto per il 2014 i soldi solo per mantenere le attivita’ gia’ in essere, senza poterne sviluppare di nuove da zero.

Personalmente, il discorso economico non mi sorprende per niente. Ricordo benissimo quando nel 2005, il dipartimento di Energia decise di interrompere, da un giorno all’altro, i finanziamenti per BTeV, un esperimento di fisica delle alte energie per lo studio della violazione di CP dai mesoni B. Come visto in questo articolo:

– E parliamo di questo Big Bang

la violazione di CP e’ una delle condizioni ipotizzate per la scomparsa dell’antimateria dall’universo. Comprendere in dettaglio queste proprieta’ puo’ farci capire molto bene l’origine stessa del nostro universo. Cosa accadde per BTeV? Come detto, nel giro di due giorni, tutti i finanziamenti al progetto vennero tolti, con la solita dicitura “se si trova qualcuno che paga, allora continuate”. Nel caso di BTeV, parlavamo di una collaborazione di 170 scienziati di tutto il mondo. Anche l’Istituto Italiano di Fisica Nucleare era coinvolta nell’esperimento con finanziamenti gia’ spesi per l’acquisto e lo sviluppo di rivelatori. Nonostante questo, l’esperimento venne chiuso anche se, come nel caso di HAARP, i soldi per l’anno in corso e quello successivo erano gia’ indicati nelle relazioni del governo.

Data la storia di BTeV, capite duque perche’ non mi sorprende affatto la chiusura di HAARP.

Come indicato nel commento fatto nei suggerimenti:

– Hai domande o dubbi?

HAARP aveva gia’ fatto importanti ricerche nel suo settore e altrettante misure erano ancora in corso.

Detto questo, torniamo un attimo ai complottisti. Oltre alle storielle viste, pensate che la chiusura di HAARP abbia messo la parola fine su queste ipotesi?

Anche in questo caso, la risposta e’ no!

In rete, comincia a girare una mappa molto interessante, che vi voglio mostrare:

Mappa delle installazioni HAARP nel mondo

Di cosa si tratta?

Quella che vedete e’ la mappa delle installazioni HAARP nel mondo. Cosa? Fino a ieri parlavamo solo dell’Alaska, ora escono fuori tutte queste installazioni?

Vi dico subito che non si tratta di un falso. I punti indicati rappresentano proprio delle installazioni che possiamo definire simil-HAARP, cioe’ formate da antenne che emettono a determinate potenze in qualche spettro elettromagnetico.

Queste installazioni, servono in realta’ per compiti anche diversi da quelli di HAARP. Alcune sono pensate per lo studio della magnetosfera, altre per la ionosfera ma a frequenze diverse, altre ancora studiano l’interazione del vento solare con le particelle che circondano la Terra. Insomma, anche in questo caso, analisi molto importanti e, in alcuni casi, diverse da quelle di HAARP.

Perche’ escono fuori solo ora queste installazioni?

La domanda e’ mal posta, nel senso che solo i complottisti si sono accorti oggi di queste installazioni. Come nel caso di HAARP, si tratta di laboratori conosciuti agli addetti ai lavori, che hanno un sito internet e su cui trovate una voce anche su Wikipedia. Pensate che anche solo leggendo la pagina relativa ad HAARP, sia sul sito italiano che inglese, trovate un paragrafetto con tutte le installazioni simili ad HAARP nel mondo, con tanto di collegamento a pagine di wikipedia.

Dunque, anche in questo caso non c’e’ nulla di segreto.

Detto questo, la spiegazione sul perche’ la notizia trapeli solo ora e’ semplice. Molti siti che parlano di scie chimiche, complotti, cospirazioni, ecc, hanno creato un notevole giro d’affari grazie ad HAARP. La chiusura dell’attivita’ poteva mettere a rischio interessi personali. Detto questo, si e’ subito trovata la soluzione alternativa al problema, “scoprendo” che esistono altre installazioni. Come potete leggere anche da Wikipedia:

– HAARP, wikipedia ITA

che proprio all’inizio riporta alcune installazione nel mondo simili ad HAARP, in molti casi le potenze in gioco sono molto minori di quelle dell’Alaska, oppure a frequenze completamente diverse.

Concludendo, HAARP e’ stato realmente chiuso dal governo degli Stati Uniti. Al contrario di quanto potete leggere in rete, il motivo e’ di natura economica e questo ha portato ad un congelamento di tutto il laboratorio. Come visto, casi di questo tipo non sono affatto straordinari negli USA dove, tra l’altro, la crisi economica ha portato ad un sostanziale taglio della spesa per la ricerca. Purtroppo, la chiusura dell’attivita’ invece di fermare le ipotesi di complotto ne ha create di nuove. Oltre a queste, ora si puntera’ il dito contro le altre installazioni minori sparse per il mondo, solo per mantenere alta l’attenzione sulle tante teorie che sono state sviluppate da zero negli ultimi anni.

 

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Australia, trovate lumache rosa!

Come spesso accade, la natura riesce ancora a sorprenderci con scoperte o fenomeni in grado di lasciarci a bocca aperta. In questo filone, solo pochi giorni fa avevamo parlato dei “cani Solari”:

– E adesso abbiamo i “Cani Solari”

Ora, vorrei parlarvi di un’altra notizia degna di nota e che e’ apparsa in diversi giornali e siti internet. In australia, e precisamente sul monte Kaputar, sono state avvistate delle lumache molto diverse da quelle che siamo abituati a vedere. Senza anticiparvi nulla, vi mostro subito una foto di questi animali:

Lumaca gigante rosa che vive sul monte Kaputar in Australia

Come vedete si tratta di lumache con una colorazione davvero incredibile, praticamente rosa shocking e che possono raggiungere anche i 20 cm di lunghezza. In natura siamo abituati a vedere colorazioni meno appariscenti, utili per mimetizzarsi nell’ambiente e sfuggire ai predatori. Questo pero’ e’ vero in parte, dal momento che molte specie assumono colori anche appariscenti soprattutto per i rituali dell’accoppiamento o dettati da ambienti particolari in cui vivono.

Detto questo, cerchiamo di dare qualche dettaglio in piu’ su questi animali.

Al solito, su molti giornali e siti, sempre in cerca di notizie sensazionali, vengono date informazioni non precise o volutamente amplificate per trasformare questo gia’ splendido e inusuale animale in uno spettacolo.

Come detto, l’avvistamento sarebbe avvenuto sul monte Kaputar in Australia. Questo e’ in realta’ un parco naturale ricco di una flora e di una fauna esclusivi e determinati dalla storia del luogo stesso. Si tratta di un ambiente molto isolato su una montagna che praticamente si erge per i suoi 1500 metri su una distesa piatta. In precedenza, questo monte era un vulcano e l’ultima eruzione sarebbe avvenuta circa 17 milioni di anni fa, lasciando un ambiente molto arido ma in cui hanno trovato vita specie molto particolari e che, in alcuni casi, vivono solo sulle pendici del monte.

Per quanto riguarda la lumaca rosa, come dichiarato dai ranger che si occupano di controllare e preservare l’ambiente del parco, questi animali sono da sempre visibili durante le prime ore del mattino dal momento che di notte escono per cercare cibo, mentre passano le giornate nascoste e non visibili. Questo solo per dire che le lumache non hanno certo fatto la loro apparizione da un momento all’altro, ma in realta’ sono una specie nota nel parco e gia’ conosciuta.

Scientificamente, le lumache rosa sono una sottospecie della Triboniophorus Graeffei, comunemente dette “lumache dal triangolo rosso”. Il motivo del nome popolare di questi animali e’ facilmente comprensibile osservando la foto:

Lumache dal triangolo rosso

Mentre le lumache dal triangolo rosso vivono praticamente su tutta la zona costiera ad est dell’Australia, le lumache rosa si pensa vivano esclusivamente sul monte Kaputar, grazie alle particolari condizioni ambientali create nei trascorsi geologici.

 

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

Universo: foto da piccolo

In questi ultimi giorni, tutti i giornali, i telegiornali, i siti internet specializzati, sono stati invasi da articoli scientifici riguardanti le ultime scoperte fatte con il telescopio Planck. I dati di questo telescopio, gestito interamente dalla nostra Agenzia Spaziale Europea, hanno mostrato una foto dell’universo quando aveva solo 380000 anni. Ecco la foto che sicuramente vi sara’ capitato di vedere:

L’universo alla tenera eta’ di 380000 anni

Si parla anche di risultati sconvolgenti: l’universo e’ piu’ vecchio di quello che si pensava fino ad oggi. Inoltre, la radiazione cosmica di fondo presenta delle differenze tra i due emisferi oltre a mostrare una regione fredda piu’ estesa di quella che si pensava.

Fantastico, direi io, questi risultati mi hanno veramente impressionato. Ora pero’, la domanda che mi sono posto e’ molto semplice, anche su giornali nazionali, ho visto articoli che commentavano questa foto parlando di CMB, anisotropie, fase inflazionistica. In pochissimi pero’, si sono degnati di spiegare in modo semplice il significato di questi termini. Purtroppo, spesso vedo molti articoli che ripetono a pappagallo le notizie senza neanche chiedersi cosa significano quei termini che stanno riportando.

Cerchiamo, per quanto possibile, di provare a fare un po’ chiarezza spiegando in maniera completamente divulgativa cosa significa: radiazione cosmica di fondo, periodo inflazionistitico, ecc.

Andiamo con ordine. La foto da cui siamo partiti ritrae l’universo quando aveva 380000 anni ed in particolare mostra la mappa della radiazione cosmica di fondo.

Prima cosa, come facciamo a fare una foto dell’universo del passato? In questo caso la risposta e’ molto semplice e tutti noi siamo in grado di sperimentarla facilmente. Quando alziamo lo sguardo e vediamo il cielo stellato, in realta’ e’ come se stessimo facendo un viaggio nel tempo. Se guardiamo una stella distante 100 anni luce da noi, significa che quell’immagine che osserviamo ha impiegato 100 anni per giungere fino a noi. Dunque, quella che vediamo non e’ la stella oggi, bensi’ com’era 100 anni fa. Piu’ le stelle sono lontane, maggiore e’ il salto indietro che facciamo.

Bene, questo e’ il principio che stiamo usando. Quando mandiamo un telescopio in orbita, migliore e’ la sua ottica, piu’ lontano possiamo vedere e dunque, equivalentemente, piu’ indietro nel tempo possiamo andare.

Facciamo dunque un altro piccolo passo avanti. Planck sta osservando l’universo quando aveva solo 380000 anni tramite la CMB o radiazione cosmica a microonde. Cosa sarebbe questa CMB?

Partiamo dall’origine. La teoria accettata sull’origine dell’universo e’ che questo si sia espanso inizialmente da un big bang. Un plasma probabilmente formato da materia e antimateria ad un certo punto e’ esploso, l’antimateria e’ scomparsa lasciando il posto alla materia che ha iniziato ad espandersi e, di conseguenza, si e’ raffreddata. Bene, la CMB sarebbe un po’ come l’eco del big bang e, proprio per questo, e’ considerata una delle prove a sostegno dell’esplosione iniziale.

Come si e’ formata la radiazione di fondo? Soltanto 10^(-37) secondi dopo il big bang ci sarebbe stata una fase detta di inflazione in cui l’espansione dell’universo ha subito una rapida accelerazione. Dopo 10^(-6) secondi, l’universo era ancora costituito da un plasma molto caldo di  fotoni, elettroni e protoni, l’alta energia delle particelle faceva continuamente scontrare i fotoni con gli elettroni che dunque non potevano espandersi liberamente. Quando poi la temperatura dell’universo e’ scesa intorno ai 3000 gradi, elettroni e protoni hanno cominciato a combianrsi formando atomi di idrogeno e i fotoni hanno potuto fuoriuscire formando una radiazione piu’ o meno uniforme. Bene, questo e’ avvenuto, piu’ o meno, quando l’universo aveva gia’ 380000 anni.

Capiamo subito due cose: la foto da cui siamo partiti e’ dunque relativa a questo periodo, cioe’ quando la materia (elettroni e protoni) hanno potuto separarsi dalla radiazione (fotoni). Stando a questo meccanismo, capite anche perche’ sui giornali trovate che questa e’ la piu’ vecchia foto che potrebbe essere scattata. Prima di questo momento infatti, la radiazione non poteva fuoriuscire e non esisteva questo fondo di fotoni.

Bene, dopo la separazione tra materia e radiazione, l’universo ha continuato ad espandersi, dunque a raffreddarsi e quindi la temperatura della CMB e’ diminuita. A 380000 anni di eta’ dell’universo, la CMB aveva una temperatura di circa 3000 gradi, oggi la CMB e’ nota come fondo cosmico di microonde con una temperatura media di 2,7 gradi Kelvin. Per completezza, e’ detta di microonde perche’ oggi la temperatura della radiazione sposta lo spettro appunto su queste lunghezze d’onda.

Capite bene come l’evidenza della CMB, osservata per la prima volta nel 1964, sia stata una conferma proprio del modello del big bang sull’origine del nostro universo.

E’ interessante spendere due parole proprio sulla scoperta della CMB. L’esistenza di questa radiazione di fondo venne predetta per la prima volta nel 1948 da Gamow, Alpher e Herman ipotizzando una CMB a 5 Kelvin. Successivamente, questo valore venne piu’ volte corretto a seconda dei modelli che venivano utilizzati e dai nuovi calcoli fatti. Dapprima, a questa ipotesi non venne dato molto peso tra la comunita’ astronomica, fino a quando a partire dal 1960 l’ipotesi della CMB venne riproposta e messa in relazione con la teoria del Big Bang. Da questo momento, inizio’ una vera e propria corsa tra vari gruppi per cercare di individuare per primi la CMB.

Penzias e Wilson davanti all’antenna dei Bell Laboratories

Con grande sorpresa pero’ la CMB non venne individuata da nessuno di questi gruppi, tra cui i principali concorrenti erano gli Stati Uniti e la Russia, bensi’ da due ingegneri, Penzias e Wilson, con un radiotelescopio pensato per tutt’altre applicazioni. Nel 1965 infatti Penzias e Wilson stavano lavorando al loro radiotelescopio ai Bell Laboratories per lo studio della trasmissione dei segnali attraverso il satellite. Osservando i dati, i due si accorsero di un rumore di fondo a circa 3 Kelvin che non comprendenvano. Diversi tentativi furono fatti per eliminare quello che pensavano essere un rumore elettronico del telescopio. Solo per darvi un’idea, pensarono che questo fondo potesse essere dovuto al guano dei piccioni sull’antenna e per questo motivo salirono sull’antenna per ripulirla a fondo. Nonostante questo, il rumore di fondo rimaneva nei dati. Il punto di svolta si ebbe quando l’astronomo Dicke venne a conoscenza di questo “problema” dell’antenna di Penzias e Wilson e capi’ che in realta’ erano riusciti ad osservare per la prima volta la CMB. Celebre divenne la frase di Dicke quando apprese la notizia: “Boys, we’ve been scooped”, cioe’ “Ragazzi ci hanno rubato lo scoop”. Penzias e Wilson ricevettero il premio Nobel nel 1978 lasciando a bocca asciutta tutti gli astronomi intenti a cercare la CMB.

Da quanto detto, capite bene l’importanza di questa scoperta. La CMB e’ considerata una delle conferme sperimentali al modello del Big Bang e quindi sull’origine del nostro universo. Proprio questa connessione, rende la radiazione di fondo un importante strumento per capire quanto avvenuto dopo il Big Bang, cioe’ il perche’, raffreddandosi, l’universo ha formato aggreggati di materia come stelle e pianeti, lasciando uno spazio quasi vuoto a separazione.

Le osservazioni del telescopio Planck, e dunque ancora la foto da cui siamo partiti, hanno permesso di scoprire nuove importanti dinamiche del nostro universo.

Prima di tutto, la mappa della radiazione trovata mostra delle differenze, o meglio delle anisotropie. In particolare, i due emisferi presentano delle piccole differenze ed inoltre e’ stata individuata una regione piu’ fredda delle altre, anche detta “cold region”. Queste differenze furono osservate anche con la precedente missione WMAP della NASA, ma in questo caso si penso’ ad un’incertezza strumentale del telescopio. Nel caso di Plack, la tecnologia e le performance del telescopio confermano invece l’esistenza di regioni “diverse” rispetto alle altre.

Anche se puo’ sembrare insignificante, l’evidenza di queste regioni mette in dubbio uno dei capisaldi dell’astronomia, cioe’ che l’universo sia isotropo a grande distanza. Secondo i modelli attualmente utilizzati, a seguito dell’espansione, l’universo dovrebbe apparire isotropo, cioe’ “uniforme”, in qualsiasi direzione. Le differenze mostrate da Planck aprono dunque lo scenario a nuovi modelli cosmologici da validare. Notate come si parli di “grande distanza”, questo perche’ su scale minori esistono anisotropie appunto dovute alla presenza di stelle e pianeti.

Ci sono anche altri importanti risultati che Planck ha permesso di ottenere ma di cui si e’ parlato poco sui giornali. In primis, i dati misurati da Planck hanno permesso di ritoccare il valore della costante di Hubble. Questo parametro indica la velocita’ con cui le galassie si allontanano tra loro e dunque e’ di nuovo collegato all’espansione dell’universo. In particolare, il nuovo valore di questa costante ha permesso di modificare leggermente l’eta’ dell’universo portandola a 13,82 miliardi di anni, circa 100 milioni di anni di piu’ di quanto si pensava. Capite dunque perche’ su alcuni articoli si dice che l’universo e’ piu’ vecchio di quanto si pensava.

Inoltre, sempre grazie ai risultati di Planck e’ stato possibile ritoccare le percentuali di materia, materia oscura e energia oscura che formano il nostro universo. Come saprete, la materia barionica, cioe’ quella di cui siamo composti anche noi, e’ in realta’ l’ingrediente meno abbondante nel nostro universo. Solo il 4,9% del nostro universo e’ formato da materia ordinaria che conosciamo. Il 26,8% dell’universo e’ invece formato da “Materia Oscura”, qualcosa che sappiamo che esiste dal momento che ne vediamo gli effetti gravitazionali, ma che non siamo ancora stati in grado di indentificare. In questo senso, un notevole passo avanti potra’ essere fatto con le future missioni ma anche con gli acceleratori di particelle qui sulla terra.

Una considerazione, 4,9% di materia barionica, 26,8% di materia oscura e il resto? Il 68,3% del nostro universo, proprio l’ingrediente piu’ abbondante, e’ formato da quella che viene detta “Energia Oscura”. Questo misterioso contributo di cui non sappiamo ancora nulla si ritiene essere il responsabile proprio dell’espansione e dell’accelerazione dell’universo.

Da questa ultima considerazione, capite bene quanto ancora abbiamo da imparare. Non possiamo certo pensare di aver carpito i segreti dell’universo conoscendo solo il 5% di quello che lo compone. In tal senso, la ricerca deve andare avanti e chissa’ quante altre cose strabilinati sara’ in grado di mostrarci in futuro.

 

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

Le esperienze di pre-morte

Su suggerimento di un nostro lettore, vorrei parlarvi in questo articolo delle cosiddette esperienze di “pre-morte”. Con questo termine si intendono quelle esperienze vissute da persone che, a causa di eventi traumatici o malattie terminali, hanno sperimentato la soglia della morte potendo poi tornare indietro. Questo genere di esperienze vengono anche chiamate NDE, dall’inglese “Near Death Experiences”.

Premettiamo subito che in questo caso ci stiamo avventurando in un terreno molto complesso. Come vedremo infatti, secondo molti questo genere di esperienze non sono altro che la conferma dell’esistenza del paradiso o comunque di una vita dopo la morte. Indipendentemente da quello che ognuno di noi pensa, vogliamo concentrarci solo ed esclusivamente su queste esperienze appunto per cercare di capire se e come le NDE possano avere una spiegazione scientifica.

Leggendo diversi casi di NDE, ci si accorge che molto spesso questi racconti hanno diversi punti in comune. Molti soggetti parlano di un lungo tunnel scuro con una forte luce in fondo. Spesso si sente invece di una bellissima sensazione di pace e di un’astrazione fuori dallo spazio e dal tempo. Alcuni parlano anche della visione di un essere di luce che molti identificano in Dio. In moltissimi casi poi, le persone che raccontano di esperienze di premorte parlano di incontri con altri esseri e spesso parlano di persone care gia’ decedute e che li avrebbero tranquillizzati e accompagnati in questa loro esperienza.

In caso di NDE succeduta ad un evento traumatico, molti soggetti dicono di “aver rivisto tutta la loro vita scorrere davanti come in un film”. In realta’, nelle dichiarazioni rilasciate non si parla mai di “tutta la vita”, ma di episodi particolarmente significativi e che sono riaffiorati dai ricordi. In alcuni casi, alcuni soggetti parlano di ricordi completamente dimenticati e che vengono rivissuti in quei momenti.

Analogamente a questi punti in comune, molto spesso alcuni parlano di esperienze extra corporee. In diversi racconti, soprattutto a seguito di eventi traumatici come incidenti stradali o complesse operazioni, molti dicono di aver visto quello che succedeva al di fuori del proprio corpo e di aver osservato tutta la scena come dei semplici spettatori di se stessi.

Chi sono questi soggetti che hanno vissuto esperienze di pre-morte? In realta’ esistono diverse categorie tra cui la principale, come detto sopra, e’ quella delle persone che sono arrivate ad un passo dalla morte. Encefalogramma piatto, respirazione assente o arresto cardiocircolatorio sono alcune delle cause che determinano questo stato di pre-morte. Oltre a questi, vi sono innumerevoli altri casi come il risveglio dal coma, le fasi terminali di malattie degenerative o anche le lunghe anestesie per operazioni complesse.

La letteratura sulle esperienze di pre-morte e’ estremamente vasta. Vi sono moltissimi casi documentati e, come detto, molti contraddistinti da punti in comune. Esiste anche un categoria di casi celebri. Lo psichiatra Jung ha parlato della sua esperienza a causa di un coma successivo ad un incidente ma anche Hugo, Tolstoj e Hemingway riportano nelle loro biografie casi di questo tipo.

Proprio la vasta letteratura e i numerosi punti in comune ci ricordano immediatamente un altro fenomeno simile che abbiamo visto in questo post:

– Abduction e falsi ricordi

Le abduction, cioe’ i rapimenti da parte di alieni, che tante persone dicono di aver subito, presentano tratti molto simili ai casi di premorte. Come visto, in questo caso si parla di falsi ricordi condizionati dai numerosi racconti letti o ascoltati e che, come dimostrato dal punto di vista medico, possono creare dei ricordi del tutto simili a quelli reali della persona.

Probabilmente, ovviamente senza puntare il dito contro nessuno, ma solo ragionando su quanto riportato, alcuni casi di esperienza di pre-morte potrebbero essere ricondotti ai falsi ricordi cosi’ come avviene per i rapimenti alieni. In tal senso, forse spinti dai tanti racconti che tutti i giorni si sentono, alcuni potrebbero aver subito questo processo di creazione di un ricordo che in realta’ non e’ relativo ad un esperienza veramente vissuta.

Nonstante questo pero’, esiste anche una spiegazione scientifica sui casi di pre-morte.

Andiamo con ordine e cerchiamo di analizzare i tanti punti in comune relativi alle esperienze raccontate dai protagonisti.

Ovviamente, dobbiamo contestualizzare queste esperienze nel momento particolare in cui vengono vissute. Come detto, stiamo parlando di momenti relativi ad uno stato molto vicino all morte. Questo particolare non deve essere dimenticato. Con questo intendiamo che le persone che vivono queste esperienze sono molto spesso gravemente malate o in un momento estremamente traumatico.

La sensazione di essere morti, ad esempio, e’ stato dimostrato essere indotta da una stimolazione anomala della corteccia prefrontale e parietale del nostro cervello. In particolare, la corteccia parietale determina il nostro stato di attenzione, mentre quella prefrontale puo’ provocare allucinazioni. Quest’ultima ha un ruolo determinante, per esempio, in particolati malattie come la schizofrenia. La stimolazione anomala di queste due regioni del cervello puo’ provocare la sensazione di essere morti.

La sensazione di osservare il proprio corpo dall’esterno, che come visto e’ comune in molte esperienze di pre-morte, puo’ essere invece ricondotta alla paralisi del sonno, cioe’ a quella sensazione che molte persone provano prima di addormentarsi o nei momenti che precedono il risveglio. In questo caso, quella che viene coinvolta e’ giunzione temporo-parietale destra del cervello responsabile della confusione sensoriale con cui si percepisce il proprio corpo.

Un punto molto delicato e su cui spesso si dibatte mettendo appunto in relazione queste esperienze con l’esistenza del paradiso e’ invece l’incontro con i cari defunti. In questo caso, la spiegazione scientifica e’ da ricercarsi nella dopamina, un neurotrasmettitore in grado di provocare allucinazioni. La dopamina presenta valori anomali, ad esempio, nei malati di Parkinson. Ricordiamoci sempre che esperienze di questo tipo intervengono dopo eventi traumatici in cui il nostro corpo non presenta uno stato normale di funzionamento ed in cui i neurotrasmettitori in circolo possono presentare concentrazioni anomale.

Sempre sulla stessa linea, abbiamo visto come molti parlano di episodi cruciali della propria vita rivisti in un attimo. Anche in questo caso, la causa e’ da ricercarsi a livello cerebrale ed in particolare nel locus ceruleus, la regione atta alla produzione di noradrenalina. I valori di questo ormone aumentano notevolmente in presenza di traumi e il locus ceruleus e’ strettamente connesso con l’amigdala e l’ipotalamo, regolatori rispettivamente delle emozioni e della memoria.

In ultimo, la sensazione principale che quasi tutti i soggetti riportano e’ quella di percorrere un lungo tunnel con una luce alla fine. Anche in questo caso, dobbiamo pensare che stiamo parlando di soggetti che hanno subito forti traumi. Quando gli occhi ricevono una quantita’ troppo bassa di sangue e ossigeno, a causa ad esempio di coma o arresto cardiocircolatorio, il campo visivo si stringe notevolmente dando appunto la sensazione di osservare un tunnel buio. La luce conclusiva di cui si parla non e’ altro che la parte rimasta attiva del campo visivo che dunque spicca notevolmente rispetto alle altre regioni buie.

Concludendo, come nel caso dei rapimenti alieni, non vogliamo assolutamente denigrare o mettere in ridicolo coloro che riportano queste esperienze. Come visto in questo articolo pero’, e come riportato in diversi articoli apparsi su riviste scientifiche, molti degli aspetti riportati nei casi di pre-morte possono essere ricondotti a malfunzionamenti del nostro organismo, del tutto comprensibili in uno stato post traumatico. Personalmente, non voglio discutere in questa sede l’esistenza o meno di una vita dopo la morte o del paradiso. Semplicemente, non trovo corretto mettere in relazione questi aspetti con le esperienze di pre-morte o, peggio ancora, utilizzare queste ultime come dimostrazioni inconfutabili di una divinita’ o di un’esistenza post terrena. Teniamo le due cose scorrelate tra loro. Ad oggi, molti passi avanti sono stati fatti nella comprensione del nostro cervello, ma, come sappiamo bene, questo organo ancora oggi presenta moltissimi lati ancora da scoprire e ci vorrano ancora molti anni prima che il suo funzionamento sia del tutto compreso.

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