lunedì 30 novembre 2009

LHC: NUOVO RECORD!

Foto: © CERN

Alle 00:42 di stamattina i due fasci dell'LHC al Cern di Ginevra sono stati accelerati contemporaneamente all'energia di 1.18 TeV.

LHC è dunque allo stato attuale l’acceleratore di particelle con la più alta energia del mondo (il record precedente apparteneva al Tevatron, con i suoi due fasci a 0.98 TeV).

Fonti:
press.web.cern.ch
www.borborigmi.org

CARNEVALE DELLA FISICA #1

Benvenuti alla prima edizione del Carnevale della Fisica!
Di seguito la mappa con i nomi dei blogger partecipanti


Visualizza Carnevale della Fisica in una mappa di dimensioni maggiori


Prima di tutto le redazioni di Gravità Zero e Gravedad Cero desiderano ringraziare tutti i blogger che hanno voluto condividere con noi questa bellissima esperienza. Abbiamo ricevuto contributi interessantissimi e tutti molto validi.

Dall’emisfero sud del pianeta, e in particolare dall’Ecuador, Colombia e Argentina, ci sono pervenuti contributi in lingua spagnola così come la maggior parte di quelli provenienti dalla Spagna, sebbene ci sia chi ha scritto di scienza anche in galiziano, euskera (basco) e catalano. Oltre alle altre quattro lingue ufficiali dello stato iberico c’è stato anche qualche contributo in inglese, senza dimenticare che la mobilitazione italiana dei blogger è altrettanto imponente.

Per leggere i contributi in lingua spagnola spostatevi sul blog Gravedad Cero

Un altro ringraziamento va alla stampa e al web che hanno dedicato ampio spazio a un’iniziativa che è la prima nel suo genere. Il Carnevale della Fisica ha infatti riempito le pagine di quotidiani importanti come El Pais, Tuttoscienze (La Stampa), Publico, Wired, Gara ma anche portali scientifici di gran prestigio come il periodico digitale di Scienza, Economia e Società Global Talent, della Fondazione Catalana per la Ricerca e l'Innovazione (FCRI), e il Servizio per l'Informazione e la Divulgazione Scientifica (SINC), una piattaforma della Fondazione Spagnola per la Scienza e la Tecnologia (FECYT) - che appartiene al Ministero della Scienza e dell'Innovazione e l'Osservatorio della Diffusione della Scienza ODC dell'Università Autònoma de Barcelona UAB)

Un grazie anche ai nodi italiano e spagnolo dell’Anno Internazionale dell’Astronomia 2009.

Infine, ricordiamo che il Carnevale della Fisica è anche stato ospite di importanti trasmissioni radiofoniche come Moebius (Radio24 - Il Sole 24 Ore). E domani, martedì, lo sarà su Queremos hablar (Punto Radio) e Caccia al fotone (Radio Città Fujiko)

E un grazie speciale va all’Unione Astrofili Italiani, patrocinatore ufficiale di questa prima edizione del Carnevale della Fisica.

Ma cominciamo dall'inizio. Cos’è la Fisica?

Secondo l’etimologia latina, Fisica deriva da physica (a sua volta derivante dal greco physiké) ovvero "arte della natura", e da physis, "natura". La fisica è quindi la scienza della Natura nel senso più ampio.

La fisica studia, in generale, il comportamento e le interazioni della materia attraverso lo spazio e il tempo, sebbene nella visione affermatasi con la teoria della Relatività Generale spazio e tempo sono considerati anch'essi fenomeni fisici, e non semplicemente lo scenario in cui questi avvengono.

A lungo la fisica fu intesa come una semplice branca della filosofia tant’è che portò il nome di filosofia naturale. Ma grazie alla codifica del metodo scientifico di Galileo Galilei, negli ultimi quattrocento anni si è talmente evoluta e sviluppata da avere messo in ombra la filosofia stessa, con cui però mantiene un legame profondo.

Il 30 novembre del 1609 Galileo Galilei fece entrare l’Universo nel suo cannocchiale. Rivolgendo il suo cannocchiale all’astro più brillante del cielo notturno, in quella fredda notte padovana, Galileo conquistò l’intimità della Luna.

E anche la letteratura ha riservato ampio spazio a quell’avvenimento così importante per la storia dell’uomo. Così infatti scrisse, in risposta a Carlo Cassola, lo scrittore italiano di origini cubane Italo Calvino - sempre attento a ciò che succede nel Cosmo - a proposito del 30 novembre,
"E' la prima volta che la Luna diventa per gli uomini un oggetto reale, che viene descritta minutamente come cosa tangibile”.

Ed ora ecco i contributi della prima edizione del Carnevale della Fisica!

Amedeo Balbi, sul suo Keplero, ci parla di Galileo Galilei, tema ideale per iniziare il nostro carnevale della Fisica nato il giorno del 30 novembre, proprio 400 anni dopo le prime osservazioni al cielo dello scienziato pisano:


Maria Rosa Menzio è una matematica, filosofa della scienza, votata al teatro. Nel suo Boccardi, (su teatroescienza.ning.com) a ci parla del testo teatrale omonimo, un testo complesso che narra della vita di Giovanni Boccardi sacerdote, matematico e astronomo piemontese fondatore nel 1906 della Società Astronomica Italiana e fino al 1923 direttore dell'Osservatorio Astronomico di Torino.


Tommaso Dorigo è un ricercatore che lavora all'esperimento CMS del CERN di Ginevra e al CDF presso il Fermilab in Illinois (USA). Nel tempo libero ama gli scacchi e suona il piano. Su Gravità Zero avevamo già parlato di lui: è infatti uno di quegli scienziati a favore di iniziative di divulgazione e comunicazione scientifica attraverso i blog, e la cosa non può che farci molto piacere.
Qual è il peggiore incubo per il CERN? Ce lo spiega in questo post:
Vi è mai capitato che vostra nonna abbia sognato il marito defunto mente le detta una sequenza di numeri, e il giorno dopo veda quei numeri uscire al Lotto? Era il nonno che voleva farle vincere una grossa somma? Sarà difficile convincerla del contrario. Una spiegazione logica è quella data in:

Chi non ha mai sentito parlare dei Diagrammi di Feynman alzi la mano! Nel post seguente si parla di questo e di un risultato ottenuto al CDF del Fermilab.

Gianluigi Filippelli scrive su ScienceBacksage di Blogsfere e i suoi contributi per questo mese sono:

Jacopo Bertolotti ci scrive dal LENS (www.lens.unifi.it) all'interno del Polo scientifico dell'Università di Firenze. Dal suo blog Faccio cose vedo gente, ci segnala due pezzi:

Nel primo si parla di meccanica quantistica, determinismo e probabilità. Ma anche di evoluzione darwiniana.
Non proprio a livelli elementari, invece, il post seguente. In soggetti predisposti leggere quello che segue potrebbe indurre narcolessia, attacchi di panico e, nei casi più gravi, esplosione della scatola cranica. Continuate a vostro rischio e pericolo.


Marco Delmastro, fisico delle particelle, ricercatore al CERN di Ginevra, divide la sua giornata tra un calorimetro da calibrare e la caccia al bosone di Higgs. Ha una moglie, una figlia, un cane e svariate chitarre, con cui condivide la vita da emigrato per scelta. Nel tempo libero discute di fisica con il suo cane Oliver, e si indigna per la povere condizioni della ricerca scientifica in Italia.

Emiliano Ricci
è astrofisico, funzionario presso la Regione Toscana, che collabora con diversi istituti di ricerca nel settore della comunicazione della scienza.
Il suo blog si intitola "Polvere di stelle" ed è raggiungibile sia all'indirizzo: siderumpulvis.blogspot.com che all'indirizzo pds.emilianoricci.it.

Saturno non è l'unico ad avere gli anelli, ce lo racconta su:



Annarita Ruberto è un fisico e una insegnante di Matematica e Scienze nella Scuola secondaria di 1° grado. Ma è anche una preparatissima e intraprendente divulgatrice scientifica, che da anni crede nelle nuove tecnologie del web e fa largo uso dei nuovi media per la didattica. Ecco i suoi contributi:

DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
LEARNING OBJECT
PERCORSI SPERIMENTALI

UNITA' DI APPRENDIMENTO


Daniele Gouthier è un matematico, ricercatore free-lance, si occupa professionalmente di scrittura e comunicazione scientifica. Da buon matematico ci ricorda che la scienza e la fisica posano su solide basi dettate dal calcolo matematico. E pubblica le recensioni di due ottimi libri, uno per bambini, e uno per bambini un po' più cresciuti:

I Rudi Matematici sono tre, li conoscerete già in quanto autori, oltre che del loro bellissimo sito Rudi Matematici anche della rubrica su Le Scienze che fu di grandi autori come Martin Gardner e Douglas Hofstadter. Loro però, a dispetto del loro nome, sono due fisici e una ingegnere. Sono Rudy D'alembert, Piotr R. Silverbrahms e Alice Riddle.
Ecco alcuni dei loro "compleanni" celebri:


  • Dick Feynman : che dire? Il fisico più noto e amato della seconda metà del Novecento…
  • Ludwig Boltzmann: questo compleanno inizia come un romanzo di cappa e spada, se un lettore non sa come funzionano i compleanni di RM potrebbe rimanere spiazzato…
  • Mikhail Vasilevich Ostrogradski, celebre matematico ucraino, che è anche un pretesto di affrontare argomenti astronomici.
  • Harald Bohr, Il fratellino del grande Niels era un gran matematico (oltre che gran calciatore): parlando di lui, devono per forza parlare almeno un po’ di suo fratello e di una coppia di Landau (uno matematico e un fisico…)
  • Traiettorie e traiettorie, è stato uno dei problemi pubblicati su Le Scienze, e ripreso sul blog: sostanzialmente si tratta di un problema di cinematica.
Due post invece contenevano dei veri e propri quesiti fisici. Uno cavalcava proprio il concetto di idealizzazione che spesso si ritrova nei problemi di fisica, e infatti i tre Rudi lo avevano intitolato
l’altro, invece, lo scrissero in occasione del Nobel della Fisica del 2008, e contiene dei piccoli quesiti fisici. Non a caso, si intitola

Aldo Gagliano si occupa di divulgazione scientifica, giornalismo e videoproduzione. Co-fondatore del primo Planetario Digitale itinerante in Italia divulga l’astronomia nelle scuole della regione (ma anche in vari festival di scienza in Italia) scrivendo da se i docu-film di astronomia per la didattica. Ci racconta:
dove denuncia la mancanza di sensibilità e di fondi pubblici per l'organizzazione di eventi scientifici.

Marco Fulvio Barozzi (in arte Popinga), insegna scienze e si diverte con la poesia umoristica, quella scientifica e la letteratura potenziale

Antonio Lo Campo
è giornalista scientifico per "La Stampa" e "La Gazzetta del Mezzogiorno", e riviste come "Nuovo Orione" e "Le Stelle". Ci parla, in un ottimo articolo, di un fenomeno apocalittico osservato anche da ricercatori italiani:


Giampaolo Mele è al secondo anno di matematica a Pisa e ci tiene a dire che la fisica che ha studiato finora è relativa alla sola meccanica classica, il resto deriva dagli studi superiori e dalle sue numerose letture. Ma accettiamo di buon grado il suo contributo :-)

Aldo Ficara, ingegnere di professione, ci parla di scienza e nanotecnologie. Responsabile scientifico della rete Nanotech-Duesicilie. Attualmente si dedica alla divulgazione scientifica, con particolare riguardo all'innovazione tecnologica ed alle nanotecnologie.
Ecco i suoi due contributi pubblicati sul blog dieciallamenonove:

Giuseppe Munno si occupa di didattica e divulgazione dell'astronomia. Porta nelle scuole, associazioni, centri ed enti pubblici il suo planetario digitale itinerante con cupola gonfiabile di 6 metri di diametro e numerosi strumenti per l'osservazione e la ricerca. Con Cieli Sereni organizza eventi scientifici divulgativi rivolti al grande pubblico. Nel suo
ci parla di un buco nero 50 volte più massiccio di quello ospitato al centro della Via Lattea e che viene continuamente alimentato da grandi quantità di materia risucchiata dalla sua enorme forza di gravità.


Leonardo Petrillo è il più giovane partecipante al Carnevale della Fisica. Studente di classe 4° del Liceo Scientifico Leonardo da Vinci di Pescara è appassionato di fisica, matematica e di tutte le scienze in generale. E' un patito di musica classica, e ci tiene a ricordare che la musica è in stretta correlazione con la fisica.
Per noi ha pubblicato un contributo dal titolo:

Luca Picco è laureato in lettere. Penserete cosa ci fa in un carnevale come questo? Molto! La sua tesi verteva su Paracelso, pubblicata parzialmente sul sito Ulisse della Sissa di Trieste e ora si sta specializzando in Filosofia e Storia della Scienza all'Università di Firenze. Il suo blog si occupa soprattutto di fumetti e storia della scienza, sperando che un giorno le due passioni si incontrino...
Cosa sarebbe successo se... ce lo racconta in:

Giampaolo Romano
si occupa di economia e si interessa di letteratura e, da qualche mese, di astronomia e fisica. Cura un blog dove riversa i risultati delle sue curiosità e dei suoi interessi. Nel suo blog dispersioni propone una interessante presentazione del libro Il fascino oscuro dell’inflazione. Alla scoperta della storia dell’Universo di Pietro Frè. E un secondo libro del Nobel Michio Kaku dal titolo Mondi paralleli.


Enzo Scasciamacchia è responsabile di www.meteomatera.it, Presidente Associazione Meteo Basilicata. Tra i tanti articoli Tra i tanti presenti sul sito ci ha segnalato l'ultimo articolo scritto nella "Rubrica Attualità" dal collaboratore Massimiliano Vitulli dal titolo:
Franco Rosso è un chimico già consulente per l'ambiente e lo sviluppo sostenibile e ora impegnato nel settore ricerca e sviluppo in una grande realtà industriale. Nel suo blog "chimicare" spiega la chimica ai non chimici, puntando ad una divulgazione veramente "di base" anche su tematiche che all'apparenza potrebbero risultare piuttosto impenetrabili. Nel suo post ci parla del rapporto tra le due discipline: chimica e fisica appunto.

Emanuele Menietti
ha un blog di nome bloGalileo. Dopo una laurea in Editoria, Comunicazione multimediale e Giornalismo, si è lasciato trascinare dalla sua passione per la scienza convinto che con parole semplici e chiare non ci sia nulla che non possa essere spiegato ai “profani”.

Ci parla dell'affascinante cortometraggio Magnetic Movie che ha conquistato uno dei premi dell’Immagine Science Film Festival 2009

Tratta uno tra fenomeni più interessanti che interessano la fluidodinamica.

Per la sezione "fai da te" ecco
Che per la cronaca è anidride carbonica e alla pressione ambientale si forma quando la temperatura scende sotto i -78,5 °C,

Bianca Delle Piane è una italiana emigrata in America. Attualmente vive e lavora a Los Angeles (California). E' fondatrice di Bridges to Italy, una associazione che ha come scopo principale quello di promuovere opportunità per attrarre investimenti tra l'Italia e l'America, promuovere la ricerca scientifica e fare innovazione tecnologica. Ha istituito THE PREMIO AWARD Honoring Italian Women Scientists in America, vinto quest'anno dal bioingegnere Alessandra Luchini.
Il suo blog è visibile solo agli iscritti, ma iscriversi è gratuito e possibile a tutti.

Un motore mosso da batteri:
Un suo pezzo su una importante ricerca sulle nanotecnologie che ci spiega le potenzialità del Graphene:

Qui ci parla della prima edizione del Premio:
Francesca Gorini (del CNR) ha preparato e realizzato con noi l'intervista ad Alessandra Luchini il giorno della consegna del premio a Milano. Con Francesca Gorini Gravità Zero ha collaborato quest'anno insieme alla testata Leggendaria per promuovere i "talenti delle donne" in ogni disciplina specialmente quella scientifica.


Peppe Liberti avrebbe preferito suonare il basso elettrico in giro per il mondo ma non è stato sufficientemente coraggioso e preparato. Così Si è accontentato di un Dottorato di Ricerca in Fisica, nel suo Rangle racconta le sue esperienze:
Ecco i contributi che ci ha inviato:


Segnaliamo anche i post di Francesco Sgaramella su Swapmagazine una rivista che nelle sue rubriche lascia spazio anche a temi di carattere scientifico. E' importante che anche le riviste generaliste tengano alta l'attenzione del pubblico nei confronti di temi importanti come questi:

Alberto Conti - che abbiamo intervistato oltre un anno fa su the daily bit, quando ancora Gravità Zero non esisteva è Astrofisico, lavora uno dei più importanti Istituti di ricerca degli USA per l’Astronomia, lo Space Telescope Science Institute di Baltimora (STScI), responsabile dello sviluppo di iniziative per le missioni astronomiche all'interno di Space Telescope (Community Mission Office Development Manager).
Il suo blog si chiama Traction Lobe (anagramma di Alberto Conti). Non è aggiornato, ci scrive, ma questo carnevale gli ha fatto tornare la voglia di scrivere e lo farà per il prossimo appuntamento previsto il 30 dicembre.

Emilio Sassone Corsi è il Presidente dello UAI - Unione Astrofili Italiani che ha patrocinato l'iniziativa del Carnevale. Il «Carnevale della Fisica» gli ha fatto subito venire in mente la figura di Arlecchino.


Un blog sicuramente originale è AutobiografiaDiUnQuanto. L'autore, Angelo Demichelis, è dirigente d'azienda, ora in pensione che - scrive - sta provando a non mandare in pensione il cervello. Lo fa con un contributo che non può definirsi propriamente divulgazione scientifica ma piuttosto letteratura... con qualche licenza poetica. Noi lo accogliamo con piacere perché anche la letteratura può contribuire a risvegliare i neuroni sopiti di molti "cervelli in letargo".



E per finire non potevano mancare i contributi di Gravità Zero

Rossella Coletto, biotecnologa e divulgatrice scientifica, che ci parla di una figura affascinante di donna scienziata. Perlopiù sconosciuta al grande pubblico, si tratta di una donna tra le più importanti nella scienza del secolo scorso. E' la prima donna in Germania con una cattedra in fisica. E non vinse il Premio Nobel assegnato invece al tedesco Otto Hahn, in maniera discutibile.


Walter Caputo insegna da anni economia e statistica e al suo attivo ha numerosi libri sull'argomento. Si interessa però anche di divulgazione scientifica, tanto che nei suoi libri sono ricorrenti i riferimenti ai grandi traguardi della scienza e biografie di scienziati. Il suo blog personale è blog.libero.it/paghecontributi ma è coautore del blog Gravità Zero.
Per il Carnevale ha preparato un pezzo inedito, dove spiega in maniera molto semplice un argomento di una certa complessità:


Massimo Auci, fisico, direttore scientifico di Gravità Zero, ha lavorato con il gruppo di astronomia neutrinica presso i Laboratori del Monte Bianco e al CERN di Ginevra. Oggi si divide tra l'insegnamento e la ricerca scientifica, pubblicando su riviste internazionali.

Per questo appuntamento ha scritto:
  • Moto ed energia nella didattica - La Fisica per quanto possa essere appassionante è indubbiamente una materia non facile. Per i ragazzi poi, quando la incontrano per la prima volta nella scuola superiore, le difficoltà sono ancora di più. Perché complicare le cose?

Carlo Ferri, che con me ha preparato il Carnevale da Barcellona, dove sta completando il dottorato in astrofisica, ci segnala un articolo già pubblicato su Tutto Scienze de La Stampa la scorsa settimana e che ha tradotto in spagnolo sul blog che con noi questo mese ospita il Carnevale
Con Carlo Ferri saluto e ringrazio anche Roi Oliva, ricercatore all'ESA di Madrid, che ha permesso di lanciare contemporaneamente l'iniziativa anche in Spagna attraverso il loro blog.

Claudio Pasqua per ultimo, scrive questo post e in contatto Skype con Carlo Ferri di Barcellona ha impiegato le giornate di sabato e domenica a leggere uno a uno l'avvincente elenco di interessantissimi contributi.

Quello che vorrei segnalarvi sono alcune cose a cui tengo molto, oltre alla divulgazione scientifica, ed è il contributo che "l'altra metà del cielo", le donne scienziato, stanno dando alla ricerca e allo sviluppo delle conoscenze. Un contributo che è stato negato, rifiutato, condannato se si pensa che fino al secolo scorso alle donne era rifiutata la carriera universitaria e che negli anni sessanta c'erano ancora, nella democratica America, campus universitari che rifiutavano l'ingresso alle donne.

Alto, da sin.: Ipazia, Marie Curie , Jocelyn Bell-Burnell, Maria Goeppert-Mayer
In basso da sin.: Lisa Randall, Margherita Hack, Fabiola Gianotti, Lise Meitner


La direzione generale della Ricerca della Commissione europea ha appena pubblicato un interessante libro intitolato "Women in science" ("Donne nella scienza"). Il libro - disponibile online, anche come audiolibro - narra le affascinanti storie e i successi raggiunti da donne scienziate eccezionali, come ad esempio Marie Curie-Sklodowska (Marie Curie) e Hildegard Von Bingen.

Poi volevo segnalare i post pubblicati che riguardano il merito di scienziate come Vittoria Colizza e Daniela Paolotti, fisici che monitorano con nuovi metodi statistici influenze e pandemie con un progetto finanziato dalla Unione Europea.

In Gravità Zero se ne è parlato qui
e più di recente qui
E infine ricordare alcuni eventi che hanno visto le donne scienziato tra le organizzatrici e per cui Gravità Zero è stata media partner:
  • Il Premio "il genio delle donne" della associazione ITWIIN, la cui presidente, Rita Assogna, ringrazio molto per l'ospitalità.
  • Complimenti anche alle italiane campionesse europee di innovazione. Performance vincente della squadra italiana a Helsinki nel concorso dell’ “European Women Innovators & Inventors Network” - Lo Special Award per la comunicazione della Scienza è andato a Elisabetta Durante, giornalista scientifica, per il progetto DISTI. Con lei abbiamo avuto il piacere di collaborare molto quest'anno.
  • Il festival della Scienza Scienzartambiente per un mondo di pace, promosso dal Comune di Pordenone, Assessorato alla cultura in partnership con il Science Centre - Immaginario Scientifico. Un ringraziamento al Direttore scientifico Chiara Sartori e al resp. Ufficio Stampa la nostra Alice Della Puppa, che ci hanno ospitato due giorni durante l'evento cui abbiamo partecipato: "Pirati o liberi internauti?"

COME PARTECIPARE AL PROSSIMO CARNEVALE DELLA FISICA?

Ricordiamo che per l’occasione del Carnevale della Fisica è stato attivato un social network su cui tutti possono lasciare appunti, osservazioni, foto, video o che può essere utilizzato per postare i contributi anche da chi non possiede un blog personale: www.carnevaledellafisica.ning.com

Qui possono iscriversi gli interessati a ospitare il carnevale in una delle prossime edizioni.

Ricordiamo infine che il prossimo Carnevale della Fisica verrà ospitato in lingua italiana il 30 dicembre 2009 dal blog di Fabio De Sicot, Jolek (jolek.wordpress.com) e dunque per partecipare sarà sufficiente inviare una email con il link al proprio contributo direttamente a lui jolek78@gmail.com

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domenica 29 novembre 2009

PIRAMIDI: SCELTA ARCHITETTONICA O NECESSITÀ COSTRUTTIVA?


Solitamente faccio in modo che un viaggio non si esaurisca al solo aspetto turistico o culturale, ma che dal punto di vista scientifico diventi un'occasione per raccogliere materiale per articoli come questo. Questa volta per pura combinazione il mio interesse è ricaduto sulle piramidi, non sui solidi geometrici in senso stretto, ma bensì sulle piramidi egizie, le tombe dei faraoni dell'antico Egitto.

Molto si è scritto e si e detto sulla loro presunta origine e sul perché della loro forma: molti sono seri studi scientifici, altri sono solenni stupidaggini. C'è chi pensa che le piramidi siano state costruite dagli alieni, c'è chi sostiene che le abbia costruite l'antica civiltà che popolava il continente di Atlantide, di vero c'è che è proprio la loro forma, sicuramente inquietante, ad essere un mistero.

Questa volta forse una spiegazione scientifica c'è, ma come ogni teoria dovrà essere criticata e se possibile verificata. Veniamo al dunque. Il problema iniziale non è chi ha costruito le piramidi (perché lo si sa), non è perché sono state costruite (perché si sa anche questo). La questione è perché gli antichi egizi hanno proprio scelto questa forma così particolare?


Mi trovavo alle dieci del mattino sull'altopiano di Giza proprio davanti alle piramidi di Chefren, Cheope e Micerino. Un'esperienza emozionante. Ma il mio carattere curioso e avventuroso non mi ha mai consentito di fare il semplece turista.
Cominciai a scattare un gran numero di fotografie da ogni lato delle piramidi, inizialmente senza sapere perché, ma man mano che le scattavo chiedendomi il perché di quella forma, un'idea si faceva strada.

Da piccolo, sulla spiaggia come tanti altri bambini, mi piaceva fare castelli e costruzioni usando secchiello e paletta ma anche piccoli mattoncini di sabbia costruiti con una formina meccanica. Dopo averla riempita con sabbia umida compressa, si posizionava la formina su una superficie piana e premendo su un pulsante a molla, ecco pronto il mattoncino. Giro dopo giro si potevano costruire muri, torri e piramidi. Quando il muro della torre o della piramide si asciugava al sole, pian piano i mattoncini si disgregavano facendo cadere la sabbia che si disponeva spontaneamente su un piano inclinato con sempre lo stesso angolo.

Andai a Saqqara, li c'è la più antica delle piramidi. Le piramidi della necropoli di El Giza ora appaiono a gradini, ma la loro superficie originale era liscia, ricopera di lastre di una pietra calcarea locale che ben levigata rifletteva sotto la luce del sole riflessi dorati. La piramide di Saqqara invece è fatta a gradoni. L'azione di erosione del vento, le piogge e i salti termici hanno però in molti punti disgregato la pietra dei gradoni, producendo delle cadute di sabbia molto simili a quelle che si producevano nella mia piramide di mattoncini di sabbia. I gradoni della piramide di Saqqara, in alcuni punti frantumandosi si sono addirittura raccordati.
L'angolo formato dal piano di caduta della sabbia con la verticale si chiama angolo di attrito ed è caratteristico della composizione minerale del terreno, delle dimensioni dei suoi componenti e della quantità di umidità. Nel deserto intorno a El Giza, il terreno come in molte altre zone ha una composizione ricca di silicati e calcare, per cui ad eccezione del calcare che in una spiaggia è poco presente, il piano inclinato su cui scivola il materiale di disgregazione è molto simile a quello formato della sabbia di una normale spiaggia che ha col piano orizzontale un angolo di frana costante. Uno dei metodi comunemente ipotizzati per spiegare la tecnica di trasporto dei blocchi che compongono una piramide è quello della rampa.

Si ipotizza che con metodi per il tempo sofisticati, verificati proprio lo scorso anno presso il Politecnico di Torino, i blocchi di 32 tonnellate di cui sono fatte le piramidi venissero trasportati lungo una rampa con pendenza costante. Man mano che la piramide saliva in altezza anche la rampa saliva e si allungava per mantenere costante la pendenza (immagine a fianco). Ora questo metodo può sicuramente essere funzionale ma non spiega il perché della forma delle piramidi. Se ipotizziamo invece che la rampa fosse larga quanto il lato di base della piramide, ecco una possibile soluzione al problema della forma.

Dato che il coefficiente d'attrito del terreno consentiva in sicurezza di salire e caricare le sponde della rampa solo se i pendii a lato della rampa mantenevano un angolo costante col terreno di poco inferiore all'angolo di frana caratteristico di quel terreno, la costruzione funebre del faraone non avrebbe potuto essere diversa, in quanto la forma piramidale è determinata dall'angolo rispetto al terreno con cui i pendii della rampa dovevano essere mantenuti.

Non potendo avere una macchina del tempo per verificare questa ipotesi ho elaborato un modello per verificare almeno la correttezza dell'idea. Per far questo mi servivano delle misure attendibili. Dato che alcuni sostengono che le piramidi di Giza rispettino le proporzioni auree, per prima cosa ho calcolato alcuni parametri che caratterizzano una ipotetica piramide aurea. Perché una piramide sia aurea occorre che il triangolo corrispondente alla sezione trasversale massima della piramide sia tale da avere le seguenti proporzioni

(l+h) : l = l : h

Il rapporto l : h identifica un numero irrazionale F che vale circa 1,618 detto rapporto aureo. Esaminiamo ora il problema da un punto di vista matematico e fisico.


1) Se facciamo cadere naturalmente della sabbia su un piano, questa si dispone a forma di cono. Se consideriamo il triangolo isoscele generato dalla sezione longitudinale del cono di base l e altezza h, il rapporto l : h corrisponde al doppio del reciproco del coefficiente di attrito caratteristico della sabbia. Ora se ci chiediamo che coefficiente d'attrito dovrebbe avere un cono di materiale sabbioso per rispettare la proporzione aurea, invertendo il problema otteniamo che il coefficiente d'attrito deve essere pari a C = 1,236 corrispondente ad un angolo di frana di circa 51°. Applichiamo ora lo stesso principio alle ipotetiche rampe con cui gli egizi secondo la nostra ipotesi avrebbero potuto costruire le piramidi di Giza, anche i lati delle piramidi dovrebbero essere inclinati di 51° come quelli della rampa.

2) Ora chiediamoci di quanto sono effettivamente inclinati i lati delle piramidi di El Giza e Saqqara. Da misurazioni rigorose fatte da archeologi le misure riportano con alcune differenze un valore angolare di circa 52° pari ad un C = 1,280. Le misure fatte da me sulla base di ricostruzioni matematiche e geometriche seppur imperfette, a partire dalle immagini fotografiche scattate, danno come valori dell'angolo di frana e del coefficiente di attrito:


a) piramide di Saqqara 54,73° C = 1,413
b) piramide di Chefren 53,78° C = 1,365
c) piramide di Cheope 57,51° C = 1,570


Per quanto queste tre misure siano state corrette matematicamente dagli errori proiettivi orizzontali, sono tutte affette da distorsione proiettiva rispetto alla verticale. Ovvero l'osservatore (io) si trova a livello della base della piramide e osserva verso l'alto. La misura (b) è quella affetta dal maggior errore perché mi trovavo troppo vicino alla piramide. Accettiamo comunque il valore ufficiale di 52° circa.


Purtroppo non ho potuto mettermi in tasca una manciata di terra per misurare il coefficiente d'attrito del terreno in laboratorio, ma ho potuto esaminare i coefficienti d'attrito di terreni simili a quelli dell'altopiano di Giza e di Saqqara: ebbene i valori dei coefficiente d'attrito oscillano in un intervallo tra 1 e 1,428. Le piramidi che ho esaminato, tranne quella di Cheope, rientrano tutte in questo intervallo, come d'altra parte rientrano anche i valori di coefficiente d'attrito associati all'inclinazione aurea di 51° e quello associato all'angolo di 52° misurato dagli archeologi.
La compatibilità reciproca di queste misure rende appetibile l'ipotesi fatta. Ovvero scientificamente non è possibile escludere che la forma piramidale sia proprio stata dettata dall'esigenza costruttiva di mantenere a valori di sicurezza l'angolo di frana dei pendii laterali di rampe larghe quanto la base stessa della costruzione funeraria. Ora il problema passa agli archeologi e a quanti se ne vorranno interessare.


Fotografia della piramide di Cheope ruotata di 46°. La rotazione è servita per determinare a video l'angolo di inclinazione dello spigolo della piramide. Il valore trattato matematicamente ha fornito le misure dell'angolo che la parete forma col terreno.

LHC: INCONTRO A TORINO


A Torino, la sera di domani lunedì 30 novembre, ore 21, all’Unione Industriale, via Vela 27, incontro con Sergio Bertolucci, direttore scientifico del Cern, e Fabiola Gianotti, coordinatrice dell’esperimento Atlas, il più grande tra quelli allestiti lungo la galleria di 27 chilometri che ospita LHC.

La serata, a ingresso libero, rientra in un ciclo dedicato a Esof 2010, l’Euro Science Open Forum, che si svolgerà al Lingotto di Torino nei primi giorni di luglio del 2010.

Ne parla oggi Piero Bianucci, su La Stampa
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sabato 28 novembre 2009

LA MIRABOLANTE STORIA DEL CONVEGNO ANTIEVOLUZIONISTA AL CNR


"Il Cnr dovrebbe essere il massimo organo della ricerca scientifica in Italia, ma sta per dare alle stampe un libretto che decide la morte di Darwin e dell’evoluzione.

È vero che siamo il paese delle trasmissioni paranormali alla Voyager, ma le imprese del vicepresidente del Cnr, De Mattei, che spacciano per verità scientifica i suoi personali problemi di fede, stanno facendo perdere la faccia al nostro paese di fronte alla comunità scientifica internazionale."

Così denuncia il filosofo della scienza Telmo Pievani su Micromega (da oggi in edicola).
Una situazione, quella italiana, paragonabile solo a quella della Turchia, dove si può venire licenziati anche solo pubblicando la foto di Darwin su una rivista scientifica.

Una situazione, quella del CNR, assolutamente in palese contraddizione con quanto affermato dalla comunità scientifica internazionale, come ben spiega Marco Cattaneo, direttore di LE SCIENZE.

Volete conoscere le cicche pseudoscientifiche espresse dal curatore dell'opera Roberto De Mattei? Ricordiamo solo che De Mattei non è uno scienziato ma insegna Storia del Cristianesimo e della Chiesa presso l’Università Europea di Roma.

Eccone alcune:
“Dal punto di vista della scienza sperimentale entrambe le ipotesi sulle origini, sia l’evoluzionista che la creazionista, sono inverificabili. Su questi temi ultimi non è la scienza, ma la filosofia, a doversi pronunciare”.
Traduzione dal De Mattei all'italiano: filosofia = teologia

e oggi lo stesso autore De Mattei in un giornale italiano:

La principale caratteristica dei fanatici (sic) dell’evoluzionismo è parlare di ciò che non conoscono, a cominciare dalla stessa teoria dell’evoluzione che, 150 anni dopo l’apparizione dell’Origine della specie di Darwin, continua a essere una sorta di «oggetto scientifico non identificato»

e ancora

"L’evoluzionismo, insomma, è una fantasiosa «storia» [...]"

e ancora

La teoria scientifica non si regge da sola: ha bisogno di quella filosofica per sopravvivere, e viceversa.
Traduzione dal De Mattei all'italiano: filosofica = teologica


E noi come il Direttore di Le Scienze ci chiediamo: come è possibile che il professor De Mattei rivesta un incarico di primo piano nel più importante ente pubblico di ricerca del paese, sedendo anche nel Consiglio di amministrazione, e allo stesso tempo organizzi convegni e curi libri che sono in aperta contraddizione con l’evidenza scientifica e in palese contrasto con l’intero corpo della comunità scientifica internazionale? Come si sentiranno i biologi del CNR con un vice presidente che nega qualsiasi validità al loro lavoro?

Ricordiamo che non molto tempo fa già l'allora Ministro dell'Istruzione Letizia Moratti (ora sindaco di Milano) aveva tentato di togliere dai libri di testo scolastici lo studio dell'evoluzione di Darwin. Come Repubblica riporta furono in massa gli scienziati italiani a protestare di fronte a questa presa di posizione più politica che scientifica

ne ricordiamo solo alcuni:


Carlo Bernardini - Dip. di Fisica La Sapienza e Infn
Edoardo Boncinelli - Scuola Int. Sup. StudiAvanzati, Trieste
Luigi Luca Cavalli Sforza - Univ. di Stanford
Bruno Dallapiccola - Ist. Mendel, Roma
Ernesto Di Mauro - Genetica molecolare, La Sapienza.
Dir. Fond. Cenci Bolognetti
Renato Dulbecco - Nobel per la medicina
Margherita Hack - prof. ssa emerita di Astrofisica, Trieste
Giuseppe Novelli - docente di Genetica Umana, Tor Vergata
Franco Pacini - dir. Osservatorio di Arcetri
Massimo Pettoello -
Mantovani - prof. di Pediatria,
Foggia e New York
Alberto Piazza - docente di Genetica Umana, Torino
Pier Franco Pignatti - presid. Soc. italiana di Genetica Umana


E' veramente triste (proprio come accaduto in Turchia quest'anno) che la politica prenda il sopravvento anche su quanto affermano studi scientifici accettati internazionalmente. Quando accadono queste cose non è molto diverso da quando accade in paesi che spesso critichiamo per il loro fanatismo religioso.


Nota. Lo Uaar aveva denunciato già 6 anni fa l'ingresso pericoloso di de Mattei alla vicepresidenza del CNR: www.uaar.it/uaar/newsletter/30.html

venerdì 27 novembre 2009

IL CARNEVALE DELLA FISICA IN LINGUA EUSKERA


Gravità Zero e il Carnevale della Fisica, con un articolo dei nostri Carlo Ferri e Roi Oliva, sono sul giornale spagnolo Gara in lingua Euskera, una lingua parlata attualmente nel nord della Spagna (nel Paese Basco spagnolo e zona al nord di Navarra) e nell'estremo sud-ovest francese (Paese Basco francese) nel dipartimento del Pirenei Atlantici.

Da Wikipedia leggiamo che "nei quasi 40 anni di proibizione durante il regime franchista e la conseguente persecuzione e criminalizzazione dei nomi e cognomi baschi e di chi la parlava, la lingua basca fu messa in pericolo di estinzione. Solo alla fine degli anni '60 il basco comincia a riprendersi molto poco a poco".

Oggi è una delle quattro lingue nazionali parlate in Spagna.

giovedì 26 novembre 2009

LISE MEITNER: LA “MARIE CURIE TEDESCA”


"I due frammenti che risultano dalla fissione hanno una massa inferiore rispetto al nucleo di uranio di partenza". Da qui nasce l'intuizione, sorta durante una passeggiata nei boschi della Svezia Meridionale, della scienziata che ha posto le fondamenta per lo sviluppo sperimentale della fissione nucleare.



Classe 1878, di origini ebraico-galiziane e di famiglia benestante, Lise Meitner trascorre la sua fanciullezza in modo spensierato nella sfavillante Vienna imperiale. Ancora quattordicenne, nonostante gli eccellenti rendimenti scolastici ed il suo grande desiderio di conseguire la maturità scientifica, Lise è costretta a terminare gli studi: la legislazione dell’impero austro-ungarico non consente alle donne di frequentare né le normali scuole superiori, né l’università. Viene così iscritta dal padre, l'avvocato Philipp Meitner, all’Akademischen Gymnasium, scuola viennese riservata alle ragazze, dove studia la lingua francese e, all’età di diciotto anni, supera l’esame che le consente di insegnarla. Soltanto due anni dopo viene finalmente varata la legge che abolisce il divieto per le donne austriache di frequentare il liceo e l'università. Nel frattempo Lise segue lezioni private, si diploma e a 23 anni inizia gli studi universitari in fisica, matematica e filosofia.

Rimasta affascinata soprattutto dalle lezioni del fisico Boltzmann, entusiasta e aperto comunicatore, sceglie di laurearsi nella sua disciplina. Il lavoro di tesi riguarda l’analogia tra comportamento della conduzione di calore e comportamento della conduzione elettrica, entrambi nel caso di corpi disomogenei. Poichè in ambito elettrico esiste già la formula di Maxwell, il compito della giovane austriaca è di verificare sperimentalmente l'analogia e di riscrivere la formula di Maxwell nel caso del calore. Con ottimi risultati ottiene il titolo di dottore nel 1906: il secondo in Austria per una donna.

Dopo il fallito tentativo di trasferirsi a Parigi per collaborare con Marie Curie, nel 1907 va a Berlino, dove, con il pieno supporto finanziario dei genitori, approfondisce lo studio della fisica. Ma le donne non sono ammesse all’università: già riuscire a lavorarvi gratuitamente, se pur con difficoltà, costituisce pertanto un enorme successo.

Solo nel 1912 Lise viene nominata ufficialmente assistente di Max Planck e riceve il suo primo stipendio. Accanto all'eccellente chimico Otto Hahn, la Meitner inizia a lavorare nel campo della radioattività, argomento al centro dell’attenzione scientifica dell’epoca.
Insieme pubblicano numerosi articoli, in particolare quello sulla scoperta del protoattinio.
Da sola invece compie ricerche in fisica nucleare: scopre l’effetto Auger, studia il fenomeno della conversione interna e partecipa alla controversia scientifica sul decadimento beta.

Durante la pausa della prima guerra mondiale Lise non resta inerte: all'inizio presta servizio come infermiera radiologa, poi, tornata a Berlino, ricomincia a collaborare con Hahn, nonostante lui si trovi al fronte, grazie ad una fitta corrispondenza epistolare.

Nel 1918 la Meitner ottiene per la prima volta una propria sezione di fisica nucleare, con uno stipendio adeguato da caporeparto e nel 1926 diventa professoressa fuori organico di fisica nucleare sperimentale all'Università di Berlino. E' la prima donna in Germania con una cattedra in fisica.

Nella nuova posizione professionale ha modo di interagire personalmente con numerosi scienziati di spicco dell'epoca, tra cui Albert Einstein, che la definisce la “Marie Curie tedesca”.
La Meitner, benché convertita al protestantesimo, rimane comunque ebrea, condizione assai scomoda nella Germania nazista. Ma inizialmente, lavorando presso il Kaiser Wilhelm Institut, istituzione privata, riesce ad eludere gli effetti devastanti del nazismo, che con le prime leggi razziali limita l’accesso alle sole istituzioni pubbliche da parte dei non ariani.

Nel 1938, a seguito dell’Anschluss dell’Austria alla Germania, per la famosa scienziata, ormai cittadina tedesca, ma di origini ebree,la situazione diventa insostenibile. All'età di 60 anni Lise, aiutata da amici, fugge in Svezia, dove, nonostante la sua fama, si trova a lavorare all'Istituto Nobel in condizioni non idonee a valorizzare le sue doti e la sua esperienza.

Durante il soggiorno svedese continua comunque a corrispondere per lettera con l'amico e collega Otto, che nel 1938 le chiede spiegazione di uno strano fenomeno scoperto insieme al suo giovane collaboratore Fritz Strassman a seguito dell'irradiazione di nuclei di uranio con neutroni lenti.

Nel 1939, dopo alcuni studi ed esperimenti effettuati insieme a suo nipote Otto Robert Frisch (giovane fisico nucleare esule da Vienna e attivo nell'Istituto di Niels Bohr a Copenaghen), la Meitner pubblica sulla rivista Nature un articolo in forma di lettera di sole due pagine intitolato Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction, che illustra le basi teoriche per lo sviluppo della fissione nucleare. Il nucleo di uranio colpito da neutroni si divide in due nuclei con numero di massa medio, con emissione di neutroni ed ingente liberazione di energia. Confrontando energeticamente lo stato iniziale e quello finale, nel primo si ha un surplus di energia, che viene emesso nella transizione. Per dare l’interpretazione della divisione del nucleo in due nuclei più leggeri, che Frisch chiamò fissione, la Meitner utilizza, tra l’altro, il modello a goccia di Bohr ed il principio di equivalenza massa-energia di Einstein.

Dato il particolare periodo storico, le numerose menti brillanti del tempo vengono obbligatoriamente dedicate all'ideazione di un nuovo potentissimo ordigno bellico. Enrico Fermi ne realizza un primo prototipo nel 1942 con la pila nucleare. La paura che Hitler possa entrare in possesso di un oggetto tanto devastante è così grande che il pur pacifista Einstein viene persuaso a sollecitare la nascita del futuro Progetto Manhattan presso il governo americano.

Negli anni seguenti la Germania non riesce a concretizzare la costruzione dell’ordigno. Gli Stati Uniti, invece, dopo averlo realizzato, nonostante la consapevolezza del fallimento tedesco,lo utilizzano nel 1945, prima a Hiroshima e poi a Nagasaki, nella sua versione al Plutonio.

Nello stesso anno il tedesco Otto Hahn riceve il Premio Nobel per la Chimica per la scoperta della fissione nucleare, assegnatogli nel ‘44.
A Lise Meitner, invece, non viene dato alcun riconoscimento a riguardo.

Muore nel 1968, all'età di novant’anni, a Cambridge dove si era ritirata per stare vicina al nipote Frisch.

La letteratura statunitense ha recriminato a gran voce la sottrazione del Premio Nobel a Lise Meitner per la spiegazione teorica della fissione nucleare. Nel 1977 su Physics Today esce un articolo dal titolo Una storia Nobel d’ingiustizia del dopo guerra, proprio a seguito della scadenza (per tradizione dopo 50 anni dall'assegnazione del premio) del riserbo sui documenti ufficiali circa le discussioni della Reale Accademia Svedese delle Scienze per l’assegnazione del Premio Nobel.
Gli autori, Ruth Lewin Sime, Elisabeth Crawford e Mark Walzer scrivono che Meitner, nonostante nell’estate del 1938 sia costretta a rifugiarsi a Stoccolma, non interrompe affatto la collaborazione con il Kaiser Wilhelm Institut für Chemie. Lo testimonierebbe la corrispondenza, particolarmente intensa in quel periodo, con Otto Hahn. La scoperta della fissione del nucleo viene pubblicata però solo a nome di Hahn e Strassmann, nonostante Meitner e Frisch, immediatamente dopo, forniscano la prima interpretazione teorica del processo di fissione. Secondo la ricostruzione degli autori, tra il 1940 e '43, quando numerose proposte internazionali suggeriscono che Lise venga ricompensata con un premio Nobel, il comitato per la fisica obietta che la scoperta riguarda solo la chimica.
Questa l'argomentazione: mentre il lavoro di Hahn è di grande interesse, quello di Meitner e Frisch non è sufficientemente significativo, in quanto sarebbe poi stato Bohr, partendo dall’articolo di Meitner e Frisch, a giungere alla conclusione che esso fosse il punto di partenza per la futura teoria nucleare.
Pertanto i commissari, commentano Sime e colleghi, avrebbero distorto e sminuito i contributi di Meitner e Frisch.

Lo storico Robert Marc Friedmann offre un altro punto di vista.
La Svezia, come anche molti altri Stati, immediatamente dopo la seconda Guerra Mondiale aumenta notevolmente gli investimenti per la ricerca a sostegno della difesa e dell’autonomia del Paese.
Il grande ottimismo che si diffonde sulle possibili applicazioni dell’energia nucleare incita a realizzare grandi e costose installazioni per lo studio dell’atomo. Gli scienziati nucleari più autorevoli instaurano forti legami tra scienza, industria e milizia.
Alla luce di tutto ciò secondo Friedmann la nomination al Nobel di Meitner avrebbe prodotto seri problemi. Infatti, a partire dal 6 agosto 1945, Lise si prodiga contro la corsa agli armamenti nucleari, suggerendo una Commissione Internazionale per il Controllo Nucleare. L'assegnazione del Premio Nobel alla Meitner avrebbe trasformato la misera rifugiata in un’autorità internazionale nel settore della fisica nucleare con la conseguente messa in discussione di molti progetti a favore del nucleare. Motivi politici, dunque, secondo gli studi di Friedmann, avrebbero tolto a Meitner ogni possibilità di ottenere l’ambìto riconoscimento.

Lise Meitner ha ricevuto, comunque, numerose onorificenze, sia in Svezia che all’estero.
Nel 1947 vince il Premio per la Scienza della città di Vienna, mentre è stata la prima donna membro della classe delle scienze naturali dell'Accademia delle Scienze oltre che Dottore honoris causa di diverse università.
Nel 1949 le viene conferita la Max-Planck-Medaille, e nel 1966 il premio Enrico Fermi. L'elemento chimico Meitnerio porta questo nome proprio in suo onore, come anche il Hahn-Meitner-Institut di Berlino.

Per chi volesse ulteriormente approfondire:
Ricordando Lise Meitner. Dramma in un atto di scienza e tradimento. Robert M. Friedman. Pendragon, 2005

mercoledì 25 novembre 2009

I BLOGGER SI DIVERTONO CON LA FISICA


OGGI SU TUTTOSCIENZE, inserto scientifico de LA STAMPA un articolo di Carlo Ferri in prima e seconda pagina sul Carnevale della Fisica, un evento nato dall'idea della redazione di Gravità Zero insieme a quella del nostro omonimo spagnolo Gravedad Cero.

QUI LA PAGINA WEB.


Le due pagine "cartacee" di TuttoScienze sono scaricabili in PDF da qui:

PAGINA 1 - PAGINA 2
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martedì 24 novembre 2009

HOLA! IL CARNEVALE DELLA FISICA SU ELPAÍS.com

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El Pais ha appena pubblicato un articolo intitolato "Agenda dell'Anno Astronomico" che parla, tra l'altro, del Carnevale della Fisica, e dei promotori dell'evento: Gravità Zero e il nostro omonimo spagnolo Gravedad Cero!

Qui l'articolo pubblicato sul più importante quotidiano di Spagna.

Per quanti non avessero letto i post precedenti, riporto una sintesi delle segnalazioni del Carnevale della Fisica:

su
Moebius (Radio 24, il Sole 24 Ore) con un intervista all'astrofisico Carlo Ferri da Barcellona

...sulla rivista Wired

...e sul nodo spagnolo del portale dell'Anno Internazionale dell'Astronomia

Inoltre, hanno dedicato ampio spazio, sul web, all'evento anche il periodico digitale di Scienza, Economia e Società Global Talent, della Fondazione Catalana per la Ricerca e l'Innovazione (FCRI), e il Servizio per l'Informazione e la Divulgazione Scientifica (SINC), una piattaforma della Fondazione Spagnola per la Scienza e la Tecnologia (FECYT) - che appartiene al Ministero della Scienza e dell'Innovazione.

Sul portale dell'UAI troverete gli aggiornamenti della rassegna stampa



IL CORPO NERO DI MAX PLANCK

Il comportamento della natura è talvolta strano se non addirittura bizzarro. In particolare, se idealmente dovessimo ridurre le nostre dimensioni fino a diventare più piccoli di un atomo, potremmo osservare con i nostri occhi un nuovo mondo, straordinariamente affascinante. Questo mondo è stato scoperto dagli scienziati essenzialmente fra il 1890 e il 1940, e colui che ha dato inizio a questa nuova era della fisica è senza dubbio Max Planck.

Planck insegnava Fisica Teorica all’Università di Berlino quando – nel 1900 – nel corso delle sue ricerche sul “corpo nero”, formulò la “teoria dei quanti”, che caratterizza la fisica moderna, composta essenzialmente dalla teoria della relatività e dalla fisica quantistica.
Secondo la teoria dei quanti l’energia può essere scambiata solo in quantità discrete, dette appunto “quanti”. I quanti sono sostanzialmente dei pacchetti di energia e quindi sono – matematicamente – dei numeri interi. I quanti sono come i figli: uno, due, tre o più, ma non ha senso parlare di 1,7 figli e quindi di 1,7 quanti.
Al contrario, la precedente concezione classica dell’energia prevedeva che essa variasse nel continuo, cioè che potesse trasferirsi da un oggetto ad un altro in qualsiasi quantità. Ciò significava, in buona sostanza, che l’energia era considerata come i chilometri all’ora: è possibile muoversi a 40 Km/h, ma anche a 40,5 Km/h o 40,0002 Km/h, poiché – nella nostra auto – vediamo la lancetta che si muove, appunto, nel continuo. E così, ad esempio, tra 50 e 60 Km/h esistono infinite velocità che, se percorse in città, condurranno molto probabilmente dai vigili a pagare la multa.

La teoria dei quanti venne elaborata da Planck mentre stava studiando un corpo nero, vale a dire un contenitore con una piccola apertura verso il mondo esterno. La luce, che entra nella cavità attraverso l’apertura, viene riflessa molte volte dalle pareti interne fino al completo assorbimento. Dato che il sistema fisico in oggetto assorbe completamente la luce, esattamente come fa una maglietta nera esposta al sole, tale corpo viene chiamato “nero”, anche se non necessariamente deve essere di colore nero. In “Fondamenti di fisica – Fisica atomica e subatomica”, James S. Walker esprime chiaramente il concetto: “un corpo nero ideale assorbe tutta la radiazione che incide su di esso”. L’aggettivo “ideale” richiama il fatto che in fisica spesso si usano esperimenti ideali, cioè così perfetti che spesso non esistono, ma solo la loro perfezione garantisce i risultati attribuiti all’esperimento. Allora il nostro corpo nero sarà soltanto un’approssimazione di un modello ideale, cioè sarà un corpo che assorbe la maggior parte della luce incidente.

A questo punto occorre ragionare sul fatto che se un corpo è in grado di assorbire una radiazione, allora potrà anche emetterla. “Perciò un corpo nero ideale è anche un radiatore ideale” scrive Walker. Allora non ci resta che scaldare il corpo nero fino ad un determinata temperatura e vedere cosa succede. Dobbiamo naturalmente misurare la quantità di radiazione elettromagnetica che il corpo emette ad una data frequenza, poi ripetiamo la misura per molte frequenze diverse. Così possiamo tracciare un grafico ed osservare che le misure relative a frequenze crescenti corrispondono ad una curva non proprio gaussiana (quindi di forma a campana e simmetrica), ma asimmetrica a sinistra (cioè con una “gobba” a sinistra). Ciò implica che a frequenze molto basse corrisponde una bassa intensità di radiazione; a frequenze intermedie è collegato il picco della radiazione; a frequenze molto alte si assiste ad un crollo dell’intensità. Quindi l’intensità dipende dalla temperatura e non dal materiale di cui è composto il corpo nero. Quest’ultimo è un risultato sperimentalmente dimostrato, anche se naturalmente controintuitivo: è naturale aspettarsi (come ben spiega Luciano Colombo in “Elementi di struttura della materia”) che il potere emissivo e quello assorbente dipendano, presi singolarmente, dalla natura chimico-fisica del corpo che stiamo considerando (un pezzo di metallo esposto all’irraggiamento solare si scalda diversamente da un pezzo di plastica) e dalle caratteristiche della sua superficie (un corpo di superficie lucida assorbe meno radiazione di un corpo uguale, ma con superficie opaca).

Se viene incrementata la temperatura, l’area sottesa alla curva delle misure risulta più ampia. Ciò in quanto l’area sottesa alla curva è una misura dell’energia totale emessa da un corpo nero. Dunque il corpo nero irraggia più energia quando diventa più caldo. Per verificare questa caratteristica è sufficiente esporsi al sole per un periodo prolungato indossando una maglietta nera e poi abbracciare forte un’altra persona, chiedendole naturalmente cosa sente.
Inoltre il massimo della curva (cioè la punta della campana) si sposta verso le alte frequenze man mano che aumentiamo la temperatura.
C’è quindi un legame diretto fra la temperatura di un corpo e la frequenza della radiazione che esso emette con maggior intensità.

Il problema a questo punto è quale possa essere la spiegazione di queste curve a forma di campana, al crescere della frequenza (a parità di temperatura). Secondo la fisica classica le curve non esistono, si tratta invece di rette poiché l’intensità cresce comunque al crescere della frequenza (a parità di temperatura). Ciò significa che – al crescere della frequenza – il corpo nero irraggerà una quantità infinita di energia, e ciò non è ammissibile.
Planck diede una spiegazione alternativa alle curve (cioè ai risultati sperimentali), trovò cioè una funzione matematica che si accordava ai risultati sperimentali. Stabilì in particolare che l’energia En della radiazione di un corpo nero, alla frequenza f, deve essere un multiplo intero (n = 0,1,2,3…., quindi l’energia varia nel discreto o – in altre parole – è quantizzata) del prodotto di una costante h per la frequenza f : En = nhf n = 0,1,2,3…..

La costante h, in questa espressione è nota come costante di Planck ed ha il seguente valore: h = 6,63 • 10^-34 Joule per secondo.
A tal proposito, Walker scrive: “l’assunzione della quantizzazione dell’energia costituisce un allontanamento dalla fisica classica, nella quale l’energia può assumere qualsiasi valore. Nel calcolo di Planck, l’energia può avere solo i valori discreti hf (con n = 1), 2hf (con n = 2), 3hf (con n = 3) e così via. A causa di questa quantizzazione, quando un sistema passa da uno stato quantico ad un altro, l’energia può variare solo per salti quantizzati di energia, non minori di hf. L’incremento fondamentale, o quanto di energia, hf, è incredibilmente piccolo, come possiamo vedere dal piccolissimo valore della costante di Planck”. L’incremento fondamentale è così piccolo da essere difficilmente misurabile: ecco perché l’energia sembra variare con continuità e non a salti.
In “Trent’anni che sconvolsero la fisica – La storia della teoria dei quanti”, George Gamow definisce Planck “un fisico classico al cento per cento (cosa per cui non può essere biasimato)”. “Fu proprio lui a dare origine a quella che si chiama fisica moderna. Sul finire del secolo, alla riunione del 14 dicembre 1900 della Società Tedesca di Fisica, Planck espose le sue idee in proposito, ed erano idee così fuori dal comune e così grottesche che egli stesso poteva a stento crederci, sebbene causassero viva emozione nell’uditorio e in tutto il mondo della fisica”.
Per la scoperta del quanto di energia, Max Planck ottenne il Premio Nobel nel 1918.