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Piccolo approfondimento sulla materia strana

23 Nov

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

Dopo l’articolo:

2012, fine del mondo e LHC

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

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

Prendiamo il discorso molto alla larga.

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

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

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

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

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

Tabella riassuntiva dei costituenti fondamentali nel modello standard

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Prossimi terremoti secondo la statistica

27 Set

In questi giorni, si sta diffondendo in rete una nuova notizia secondo la quale la probabilita’ di un forte terremoto in Italia nei prossimi anni sarebbe molto alta. Come potete facilmente immaginare, questa nuova informazione viene al solito utilizzata per aumentare la paura in prossimita’ del 21 Dicembre e, piu’ in generale, per sfruttare la psicosi attuale su questo genere di fenomeni.

In questo stesso blog, abbiamo piu’ volte chiamato in causa la statistica per analizzare il fenomeno dei terremoti, concentrandoci principalmente sullo studio degli eventi passati. Come ribadito piu’ volte, allo stato attuale non esistono precursori sismici per prevedere, anche a breve termine, un terremoto. La statistica puo’ pero’ aiutarci a capire gli andamenti nel tempo di questi fenomeni, per tracciare mappe di pericolosita’ e per confutare l’ipotesi catastrofista che vorrebbe un aumento progressivo dei terremoti in vista del 21 Dicembre.

I post principali in cui abbiamo parlato di terremoti e statistica sono:

Analisi statistica dei terremoti

Riassunto sui terremoti

Dati falsi sui terremoti

Terremoti, basta chiacchiere. Parliamo di numeri

Nella notizia in questione, invece, la statistica e’ stata utilizzata per dare una previsione indicativa della probabilita’ dei prossimi eventi.

Prima di qualsiasi considerazione, analizziamo la notizia.

Come riportato da diversi siti, dall’analisi degli eventi passati, ad oggi (settembre 2012) la probabilita’ che si verifichi in Italia un terremoto di magnitudo superiore a M6.5 sarebbe, in funzione degli anni:

– 15% entro i prossimi 5 anni

– 33% entro i prossimi 10 anni

– 68% entro i prossimi 20 anni

Cosa significa questo? Semplicemente che abbiamo una probabilita’ del 68% che si possa verificare in Italia un terremoto superiore a M6.5 nei prossimi 20 anni.

Sempre in questa notizia, se a 20 anni da oggi, non si e’ verificato nessun evento di questo tipo, allora le probabilita’ per gli anni successivi sarebbero:

– 30% per i successivi 5 anni

– 52% per i successivi 10 anni

– 87% per i successivi 20 anni

Riassumendo, se partendo da oggi, nei prossimi 20 anni non ci sara’ nessun evento superiore a M6.5, allora la probabilita’ che questo possa accadere nei successivi 20 anni e’ ben dell’87%!

Effettivamente questi numeri fanno riflettere. Se ci pensiamo da oggi a 40 anni, abbiamo quasi il 90% delle probabilita’ che si possa verificare un terremoto di grande intensita’ in Italia.

Purtroppo, questi numeri sono reali. Prima di saltare sulla sedia pero’, cerchiamo di capire come vengono ricavati.

Ovviamente in questo blog non vogliamo fare terrorismo psicologico ne tantomeno nascondere dati importanti. Il nostro scopo e’ analizzare scientificamente notizie di questo tipo per cercare di capire a fondo le basi e le eventuali conseguenze.

Partiamo dalla prima tabella, cioe’ quella, partendo da oggi, di avere un terremoto dopo un certo numero di anni.

Per ricavare questi numeri, dobbiamo analizzare storicamente, in media, ogni quanti anni, in Italia, si verificano eventi di questo tipo. Per trovare questa informazione potete consultare anche le pagine di wikipedia:

Terremoti in Italia nel XX secolo

Terremoti in Italia nel XXI secolo

Come potete facilmente verificare, ci sono stati 5 eventi di magnitudo superiore a M6.5 in un periodo di circa 100 anni. Tradotto in numeri, possiamo dire che, in media, si verifica un evento di questo tipo ogni 20 anni circa.

Senza entrare nello specifico, per fare analisi di questo tipo si costruisce un istogramma con tutti gli eventi e si va a misurare la larghezza della distribuzione, ricavando quella che viene detta deviazione standard. Nel nostro caso, possiamo utilizzare, senza commettere grossolani errori, direttamente la media degli eventi.

Cosa significa la “media” in questo caso? Semplicemente che, appunto, “in media” ogni 20 anni si verifica un terremoto di questo tipo. Come sapete bene, la statistica dice 20 anni, ma potrebbero essere 10 come 30 e la cosa non ci turberebbe. Quant’e’ la probabilita’ che l’evento si verifichi dopo un periodo pari alla sua media? Appunto del 68%, che e’ il valore che trovate sulla prima tabella. Analogamente, dopo un tempo pari a meta’ della media (10 anni), la probabilita’ e’ del 52%.

Ora cerchiamo invece di verificare i dati della seconda tabella. Sappiamo che, in media, c’e’ un terremoto di questo tipo ogni 20 anni. Supponendo che in 20 anni da adesso non si verifichino eventi, qual’e’ la probabilita’ che possa accadere negli anni successivi?

In questo caso, non e’ piu’ sufficiente l’analisi della media degli eventi, ma si deve ricorrere ad una probabilita’ combinata. In questo blog, non vogliamo riportare formule o teoremi, ma vogliamo comprendere il risultato semplicemente ragionando, in modo da dare un spiegazione chiara per tutti.

Facciamo un esempio diverso. Supponiamo di comprare un frigorifero, proprio per fare esempi concreti e comprensibili, e che in media questo funzioni senza rotture per 5 anni. Possiamo essere sfortunati e buttare il frigo dopo 1 anno cosi’ come non avere guasti per 20 anni. Nel nostro caso, non stiamo parlando di fortuna, ma stiamo utilizzando la statistica per studiare questo problema. Se dopo 5 anni, il frigo funziona perfettamente, quant’e’ la probabilita’ che si rompa nei successivi anni? Questa e’ la probabilita’ combinata, detta anche, neanche a farlo apposta, “probabilita’ di sopravvivenza”. Ovviamente, se per 5 anni non e’ successo nulla, la probabilita’ di subire un guasto aumenta progressivamente al trascorrere degli anni.

Nel caso dei terremoti, il calcolo fatto e’ analogo. In media ce n’e’ uno ogni 20 anni. Se per 20 anni non e’ accaduto, la probabilita’ che un evento di questo tipo possa verificarsi aumenta di anno in anno. I dati della seconda tabella sono proprio ricavati studiando le probabilita’ di sopravvivenza del fenomeno.

Ovviamente parlare di un terremoto di forte intensita’ e’ diverso dal parlare del frigorifero di casa, ma il calcolo statistico delle probabilita’ e’ del tutto analogo. Se sapete che il frigo dura in media 5 anni e dopo 10 anni ancora e’ perfettamente funzionante, vi sentite ovviamente fortunati, ma sapete che un guasto potrebbe arrivare da un momento all’altro. In particolare, la probabilita’ che si guasti entro 5 anni dopo i primi 5 anni e’ del 87%. Esattamente lo stesso numero che abbiamo visto nella tabella dei terremoti.

Come vedete, quella che viene tanto pubblicizzata come una spada di Damocle sulla nostra testa, altro non e’ che un semplice calcolo statistico.

Mappa del rischio sismico espressa in funzione dell’accelerazione

A questo punto pero’, prima di concludere, facciamo qualche importante considerazione statistica. I terremoti possono essere analizzati statisticamente, ma ovviamente non stiamo parlando di dadi. Questo per dire che il fenomeno non e’ completamente aleatorio ma dipende da moltissimi fattori geologici. Se in media c’e’ un forte terremoto ogni 20 anni, non significa assolutamente che dopo 20 anni ne dobbiamo aspettare uno. Parlare poi dell’Italia nel suo insieme non serve a nulla. Come potete vedere dalle mappe di rischio sismico, ciascuna zona ha una sua morfologia e una sua storia diversa.

Utilizzare la statistica sui terremoti, ci consente di fare importanti considerazioni su questo fenomeno, ma assolutamente non ci permette di prevedere eventi futuri. La natura geologica del fenomeno, non ci consente di fare previsioni statistiche inconfutabili nel tempo.

Anche in questo caso, si sono presi dei dati scientifici, senza comprenderli a fondo, con il solo scopo di aumentare il terrore nelle persone. Purtroppo la disinformazione e il solito business economico, fanno si che si tenda a pubblicare notizie non veritiere con il solo scopo di mantenere alto il livello di guardia e quindi per incrementare visite su siti e giornali catastrofisti.

Purtroppo, anche in questo caso, ragionare sul problema e sui dati che vengono presentati e’ l’unico modo per non cadere nelle innumerevoli trappole che troviamo nei diversi mezzi di informazione. Per analizzare scientificamente eventi sempre attuali e troppo spesso strumentalizzati, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.