Carnevale della Fisica # 16: oscurità e luce

In principio era la luce. La bolletta è arrivata dopo.

Se si intende come conto da pagare direi che non siamo lontani dal vero, in molti sensi, stante il fatto che è comunque una battuta (s'era capito?).

Il conto da pagare, genericamente,  è sia quello alla natura e all'ambiente, in ottica energia dalla luce, quindi energia pulita, che quello alla conoscenza, considerando tutto quello che ancora non sappiamo.

E allora, cosa sarebbero queste materia ed energia oscure?

Dal sito della ESA traggo questa mappa tridimensionale della materia oscura nel nostro Universo

realizzata grazie ai dati forniti da HST (Hubble Space Telescope)  e XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission - Newton, osservatorio orbitante nel dominio dei raggi X). Non che ci aiuti a capire molto di più, ma almeno possiamo provare a immaginare qualcosa.

E' dagli anni trenta del secolo scorso  che gli studiosi di astronomia sanno dell'esistenza di una maggior quantità di materia di quella osservabile. E' proprio la nostra galassia a fornircene una prova indiretta. La maggior parte delle stelle della Via Lattea ruota in un disco con un diametro di circa 100.000 anni-luce, ma lo spessore è piuttosto sottile, da 1000 a 2000 anni-luce. Nel loro moto rivoluzionario intorno al centro della galassia, le stelle  compiono una serie di movimenti oscillatori all'interno dei confini del disco. Questa oscillazione è proporzionale alla quantità di materia presente: quanta più materia si  trova nella galassia tanto minore sarà l'oscillazione, per via della forza di gravità che tende ad attrarre le stelle. Gli studi dimostrano che le stelle oscillano meno di quello che potrebbero, se ci fosse solo la materia osservabile; fino alle recenti osservazioni di fine anni '8o che stimano la presenza di materia non osservabile come 10 volte superiore a quella osservata.

Anche dallo studio degli ammassi galattici (cioè stelle nate dalla stessa nube galattica, reciprocamente influenzate dall'attrazione gravitazionale, all'interno però di un disco galattico) emerge la presenza di materia che sfugge alla nostra osservazione, visto che gli ammassi si muovono troppo velocemente pur rimanendo uniti, ci deve essere una forza attrattiva proveniente da materiale che non riusciamo a vedere.

Il Modello Cosmologico Standard, anche detto Modello del Big Bang, prevede che la densità media della materia nell'Universo sia di 5x10-27 kg/m3 , però quella che noi osserviamo corrisponde (sotto forma di materia barionica, protoni e neutroni) solo al 4% della densità richiesta. 

Cos'è dunque questa materia che manca?

Alcune possibilità. 

Materia barionica oscura. MACHO (massive astronomical compact halo object)

• Nane Brune. Stelle con una massa inferiore dell'8% circa a quella del sole che non riusciranno mai ad innescare la fusione nucleare e a risplendere (luminosità circa 1 milionesimo di quella solare)
• Buchi neri  massicci con massa milioni di volte quella solare, anche se  però, se esistono, non si osserva la loro influenza sulla forma delle galassie

Materia non barionica oscura. WIMP (weakly interacting massive particles)

• Materia oscura fredda composta di particelle che viaggiano a velocità inferiore a quella della luce
• Materia oscura calda composta di particelle che viaggiano a velocità  vicine a quelle della luce

Combinando dati (radiazione cosmica di fondo) e teoria si perviene a quella che si chiama 

• Materia oscura mista, che prevede un 66% circa  di materia oscura fredda, un 33% circa di materia oscura calda e un misero 1% di materia barionica.

E l'energia, l'energia oscura cos'è? Questa che, con perfetto ossimoro degno di un  fine umorista, viene definita energia oscura, cosa sarebbe? Siamo abituati da sempre ad associare l'energia a qualcosa di luminoso, di solare.
Cominciamo anche qui con una figura.

L'energia oscura è una forma di energia che pervade tutto l'Universo e che rende conto dell'espansione che risulta dai dati osservativi. La sua azione è antigravitazionale. Grazie al lavoro di Richard Feynman sulla teoria quantistica della materia, sappiamo che anche il vuoto ha un'energia, che si deve alle particelle virtuali che si formano a coppie e che si annichiliscono reciprocamente. Questa energia dovrebbe essere la responsabile dell'accelerazione dell'espansione dell'Universo.
Esistono  due ipotesi per spiegare l'energia oscura

• La costante cosmologica, cioè una densità di energia costante che permea tutto l'Universo
• La quintessenza, cioè una densità di energia dinamica (variabile) che permea tutto l'Universo

 In ultimo, una bella definizione di energia oscura: il costo di avere uno spazio. Anche uno spazio vuoto ha un costo, per esistere, e questo costo sarebbe l'energia oscura.
Ma bando alle ciance, è ora di presentare tutti gli stratosferici lavori di questa edizione del Carnevale della Fisica.

Si parte, in perfetto ordine di arrivo.

Cominciamo con la luce. Che dalla luce possa provenire l'invisibilità è un'idea paradossale, per l'essenziale ruolo che gioca la radiazione elettromagnetica visibile sulla nostra vita, ma Cristofaro Sorrentino su Natura e Matematica ci dimostra che è possibile: la luce serve anche per non vedere. Dunque, sembra che anche la luce sia "oscura", in un certo senso, oppure troppo trasparente, sì da non far vedere l'oggetto sul quale incide. La luce che non fa vedere? No, la luce è sempre quella, sono i vari materiali che reagiscono in maniera diversa

"Alcuni anni fa infatti si era riusciti nell'impresa di rendere invisibili oggetti microscopici e con tecniche di fisica tutt'altro che semplici. Questa volta invece gli scienziati sono riusciti nell'intento sfruttando le naturali e particolari capacità dei cristalli di un minerale chiamato calcite, capace di provocare un fenomeno chiamato birifrangenza: in parole semplici, un raggio di luce passante attraverso la calcite viene rifratto secondo due raggi tra loro perpendicolari."

E se l'oscurità non fosse là fuori ma nelle nostre menti? Se, similmente a quanto accade ai cristalli di calcite, la materia ci si celasse proprio quando la scrutiamo con i metodi a noi conosciuti? Ma non  anticipiamo i tempi.
Ecco l'abstract di Cristofaro al suo articolo.

"Chi di noi non vorrebbe un mantello dell'invisibilità in perfetto stile Harry Potter? Ora quel "mantello" esiste; non ha la forma di un vero e proprio abito, ma è capace di rendere letteralmente invisibile, per la prima volta nella storia della scienza, oggetti macroscopici dalle dimensioni di una graffetta!"

Ed ecco l'articolo, buona lettura.

Il mantello dell'invisibilità di Harry Potter diventa realtà.

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Il secondo articolo è di Gaetano Barbella. L'aspetto notevole di Gaetano è la capacità che ha di trovare relazioni e connessioni tra ambiti che sembrerebbero così distanti. E anche in questo lavoro non viene meno alla sua caratteristica: si tratta di trovare la soluzione all'antitesi  del tema, all'oscurità e alla luce, che scienziati e artisti avvertono e che un artista-scienziato risolve, secondo il nostro autore, attraverso il suono o meglio, la triplofonia. Non solamente dal suono passa la soluzione, ma anche dalla sua interazione con la pittura e  la matematica che si cela in un dipinto. Pezzo non solamente divulgativo ma di grande interesse teorico, per le prospettive che può aprire. Il paradosso, dunque, come stimolo

"Ecco che si profila l'analogo paradosso in 'Sacrificio pagano', l'opera pittorica rinascimentale di Benvenuto Tisi detto il Garofalo. Qui è il sacrificio cruento, praticato nel paganesimo in onore di divinità, da correlarsi – nella premessa iniziale – a “oscurità e luce” due realtà, appena intraviste antitetiche, che l'autore del dipinto anzidetto risolve coinvolgendo una terza realtà, l'eufonia che si mostra magicamente risolutiva per la vita, aiutata allegoricamente dalla forma della materia in alternanza armonica, la geometria e la giocoleria di un flautista.Eufonia significa armonia nel suono, che qui si estrinseca con la virtuosa 'triplofonia' di un flauto doppio, ovvero due suoni che ne generano il terzo ."

Ed ecco l'articolo, buona lettura.
Sacrificio pagano di Garofalo - Triplofonia dell'irrazionalità


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Ancora la luce protagonista da Palmiro Poltronieri di Knedliky. Il fenomeno che prende in esame è racchiuso nell'acronimo FRET (Fluorescence resonance energy transfer)
e per sapere di cosa si tratta ce lo facciamo spiegare brevemente dall'autore, come antipasto del suo articolo.

"Nella fisica  la luce (e tutta la radiazione elettromagnetica) viene composta da unità fondamentali, o quanti, di campo elettromagnetico chiamati fotoni.

Il laser è un dispositivo in grado di emettere un fascio di luce coerente  monocromatica. In alternativa si può usare una osrgente di luce LED in cui la luce viene separata mediante filtri ottici che lasciano passare fotoni ad una determinata lunghezza d'onda.

Una molecola (un fluorocromo), verso cui è diretta l'onda luminosa, può assorbire e riemettere energia, a lunghezza d'onda maggiore ed energia minore,  la luce o radiazione elettromagnetica ricevuta.

I raggi fotonici eccitano gli atomi del  fluorocromo, facendo saltare gli elettroni in un orbitale più esterno. Subito dopo gli elettroni tornano al livello precedente ma a stati vibrazionali eccitati emettendo luce visibile, a lunghezza d'onda più lunga rispetto alla radiazione incidente.

In presenza di due diverse molecole che si comportano da fluorocromi o che abbiano orbitali molecolari eccitabili, e  siano pozionate entro una distanza inferiore ai 100 nm, si verifica il fenomeno del Trasferimento di Energia di risonanza Forster oppure dello smorzamento (quenching)."

Ed ecco l'articolo, buona lettura.
Fluorescence resonance energy transfer (FRET)


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Perchè viviamo in uno spazio tridimensionale? si chiede Giampaolo Mele. All'origine di questo lavoro vi è questo quesito

"Alla domanda perchè viviamo in tre dimensioni sembrerebbe non esserci risposta, anche perchè non riusciamo ad immaginare più di tre dimensioni spaziali."

Ma le conclusioni, dopo alcuni passaggi con partenza dalle equazioni di Maxwell, sono

"in un mondo monodimensionale o bidimensionale non esistono cariche libere (tutto è compatto).
in un mondo quadridimensionale, o comunque con più di tre dimensioni non esistono orbite chiuse (l'elettrone non potrebbe girare liberamente attorno al protone).
Quindi in ogni caso non sarebbero possibili reazioni chimiche e fisiche."

Ed ecco l'articolo, buona lettura.

Perchè viviamo in uno spazio tridimensionale?

Inoltre, in quest'altro lavoro, ripercorre la storia della luce, da quando ha visto la...luce ai giorni nostri:insomma, qual è la natura della luce, corpuscolare o ondulatoria? Giampaolo ce lo spiega, in questo articolo.
Luce: corpuscolo, onda oppure....?
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Paolo Gifh, Chimico impertinente, cogliendo in pieno il tema del carnevale mescola luce e buio, e ci insegna un metodo "casalingo" per misurare la velocità della luce nonchè, udite udite, la velocità del buio.

"Orbene, se misurare la velocità della luce potrebbe rivelarsi un’impresa complicata, la misurazione della velocità del buio parrebbe quasi una barzelletta da nerd."

Ma come si fa, direte voi? E infatti, anche lui se lo chiede, in maniera retorica,

"Immagino volti increduli e forse sprovveduti che obiettano su un falso problema: il buio è assenza di luce, quindi non è un onda quantificabile nelle sue proprietà."

ma c'è in agguato la sorpresa.
Ecco dove scoprirlo, buona lettura.
Come misurare la velocità della luce e quella...del buio!

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Quella che segue non è un solo autore ma un'intera rivista, Accastampato. Alessio Cimarelli  e gli studenti e dottorandi in fisica di Roma, che gestiscono il sito Accatagliato.org, pubblicano questa rivista, Accastampato, il cui ultimo numero

"è interamente dedicato al L.A.S.E.R., la cui invenzione ha compiuto da poco 50 anni. È infatti passato poco più di mezzo secolo da quando Theodore Maiman "accese" nel 1960 il suo rubino sintetico producendo la prima luce laser della storia, basandosi sulle intuizioni di Albert Einstein di quarantatre anni prima. Cinquant’anni in cui un’invenzione predestinata ad avere un successo straordinario ha mantenuto tutte le sue promesse e continua a stupire per le sue infinite applicazioni, dallo studio dell'atmosfera al computer quantistico."

Quello che vi propongo è l'intero indice dell'ultimo numero della rivista, liberamente consultabile e scaricabile

Indice

Le mille facce di una rivoluzione tecnologica

di: jenkin - Feb• 23•11

Abbiamo appena festeggiato il cinquantesimo compleanno del laser, una rivoluzione scientifica e tecnologica che ha segnato come nessun’altra la ricerca di base, quella applicata e la vita quotidiana. Un’occasione d’oro per ribadire il successo di molte linee di ricerca a noi vicine che hanno il laser come obiettivo o che nel laser trovano uno strumento essenziale

Tutt’altro che un perdente

di: Redazione - Feb• 23•11

Se Gordon Gould avesse seguito il suggerimento linguistico di Arthur Schawlow, avremmo appena celebrato il cinquantennale del loser. Ma il laser è tutt’altro che un perdente: nato come soluzione in cerca di un problema, il laser è ormai una delle applicazioni tecnologiche più diffuse e di successo della teoria quantistica di luce e materia

Accelerazione laser-plasma

di: Silvia Martellotti - Feb• 23•11

Passare dai chilometri dell’anello di LHC a pochi centimetri aumentando la potenza dei futuri acceleratori di particelle: è la promessa ambiziosa dell’applicazione del laser alla fisica del plasmi, in sperimentazione nell’ambito del progetto PlasmonX di Frascati

Luce e computer quantistici

di: Redazione - Feb• 23•11

Le leggi della meccanica quantistica applicate all’immagazzinamento, la manipolazione e la trasmissione dell’informazione porteranno a un notevole avanzamento nella risoluzione di vari problemi, impossibili da affrontare con la tecnologia attuale. L’ottica quantistica è un ottimo approccio sperimentale per la verifica di diversi concetti introdotti nell’ambito dell’informazione quantistica

Laser ad elettroni liberi

di: Redazione - Feb• 23•11

Da un prodotto ritenuto di scarto degli acceleratori di particelle, la luce di sincrotrone, nasce una tecnologia che sta aprendo la strada a tecniche innovative di microscopia con applicazioni in nanotecnologia, biologia e medicina

Luce sull’atmosfera: il LiDAR

di: Roberto Garra - Feb• 23•11

Dal pulviscolo in atmosfera, alla morfologia dei fondali marini al disboscamento virtuale delle zone sismiche: un’applicazione del laser che non smette di sorprendere

Il fascino sottile del laser

di: jenkin - Feb• 23•11

Ciò che del laser stupisce è la sua pervasività: a mezzo secolo di distanza dal primo prototipo se ne continuano a inventare nuovi tipi e a scoprirne inattese applicazioni

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Giuseppe Deliso, del blog Scopri il tuo suono, ci presenta un articolo sulle relazioni che intercorrono tra fenomeni fisici e arte, parlando di Wassilly Kandinsky. Si instaura un parallelo tra luce e colore, e tra nero e oscurità. Il risultato netto, nel passaggio attraverso le modifiche della mente artistica, è

"che luce e oscurità convivono, fino a rappresentare un mondo, anzi, è l’oscurità che rende una “forza vitale” alla luce, e ciò rende il quadro uno spaccato della realtà di ciascun essere umano: è straordinario…"

Ecco l'articolo, buona lettura.
Kandinsky: Nero e Colore, oscurità e Luce.

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Ancora un'altra autrice, Carla Citarella del blog Atelier delle Attività Espressive, ci accompagna nell'investigazione dei rapporti tra scienza e arte, parlandoci del futurista Giacomo Balla. 

"Raramente gli artisti sono scienziati, ma sono sempre stati al corrente dei progressi scientifici, sviluppando approcci differenti nello studio del colore, in un nuovo valore autonomo. Soprattutto nella pittura, la concezione della luce è un tema così vasto e straordinario che varia nei secoli entro le differenti teorie artistiche, in dipendenza più o meno diretta del pensiero filosofico, religioso e scientifico."

La luce, ancora una volta, quale elemento che dà vita, che permette la creazione. E forse, nell'arte che utilizza come propria fonte le scoperte scientifiche, c'è una sorta di effetto divulgazione.

"Nella serie delle Compenetrazioni iridescenti dipinte tra il 1912 e il 1914, Balla prosegue lo studio tra movimento e scomposizione della luce. Analizza e sperimenta il rapporto luce-colore e, a proposito dei colori iridescenti scrive: “Questi studi sembrano giganteschi fotogrammi captati nello spazio da un immaginario occhio catodico” (…) le Compenetrazioni iridescenti scompongono la luce nei suoi colori disposti secondo forme triangolari che corrispondono alla struttura del raggio luminoso”."

Ecco l'articolo, buona lettura.

Giacomo Balla: Il pittore della luce.
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Giovanni Boaga del blog Storie di Scienza, affronta l'argomento da un punto di vista storico-pratico. Va bene la luce e tutto quanto, ma noi possiamo fare luce anche quando non c'è più quella naturale. Nel tempo, i sistemi per illuminare il buio si sono affinati. Ora, un oggetto rappresenta un'icona dell'illuminazione notturna: la lampada a incandescenza.

Necessaria premessa,

"L’oscurità ha sempre rappresentato per l’Uomo un problema serio da affrontare. Al buio non si può fare quasi nulla e, inoltre, si è fortemente vulnerabili non essendo dotati di un sistema di visione efficiente in condizioni di scarsa luminosità."

Descrizione di un mito,

"L’uomo che ha legato il suo nome a questa piccola compagna delle nostre attività notturne non ha bisogno di presentazioni, con i suoi più di mille brevetti registrati in tutto il mondo e una capacità fuori del comune di unire al processo inventivo i principi della produzione di massa: Thomas Alva Edison."

Il resto, lo potete leggere qui, buona lettura.


La lampada a incandescenza

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Fabrizio Zucchini  (è responsabile dell' Ufficio Relazioni con il Pubblico dell'Agenzia Spaziale Italiana) sul corporate blog Gravità Zero (i cosiddetti Padri fondatori del Carnevale)

parla dell'Italia quale protagonista nella conquista dello spazio.

"il cosmonauta Yuri Gagarin è il primo essere umano ad andare nello spazio percorrendo un’orbita terrestre in 108 minuti. Pochi mesi dopo, il 5 maggio dello stesso anno, gli americani lanciano il missile Mercury con a bordo l’astronauta Alan Shepard che effettua un volo di 15 minuti senza entrare in orbita ma raggiungendo comunque lo spazio."

E l'Italia, direte voi, così tanto per la curiosità, senza grandi aspettative. E invece,

"Il nostro Paese è stato il terzo dopo Russia e USA ad inviare un satellite in orbita, e anche nel “volo umano” si è contraddistinta come tra i più attivi al mondo, infatti è il primo paese europeo a portare un suo astronauta sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS)."

Che aspettate allora a conoscere la storia "spaziale" dei nostri scienziati e astronauti (uno per tutti, Paolo Nespoli), qualcosa di cui andare fieri, finalmente.

L'articolo è qui, buona lettura.

L'Italia tra i grandi della conquista dello spazio

Stava già per finire la gara quando Gravità Zero segna il gol in extremis. Claudio Pasqua cala l'asso del gioco a premi, sotto forma di libro: Alla scoperta dei premi Nobel: Rita Levi-Montalcini. E cosa bisogna fare? ma chiaro, rispondere a questa domanda

Perchè la Luna è più grande all'orizzonte?
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 Leonardo Petrillo del blog Scienza e musica, affronta la questione  di petto e ci parla del rapporto luce-oscurità nella scienza. Prima, un  excursus letterario,

"Il rapporto luce-oscurità, da sempre sinonimo di relazione e contrasto tra bene e male, è una tematica che va a sfociare in variegati modi nel meraviglioso e sublime mondo della scienza.
Prima di entrare nei meandri della scienza, andiamo ad analizzare tale rapporto in linea generale.
Come abbiamo detto, la relazione luce-oscurità è sinonimo di contrasto tra bene e male: basta pensare alla Divina Commedia di Dante Alighieri e abbiamo subito chiaro questo confronto"

Poi diretto al nocciolo,

"Prima del Big Bang non c'era nulla, nè spazio nè tempo; dopo questo evento si è formato tutto il cosmo che conosciamo: in questo contesto, però, ci interessa sapere quando l'Universo è diventato veramente visibile."

E ancora,

"La presenza della materia oscura è stata ipotizzata in quanto la massa della materia ordinaria (pianeti, stelle, galassie, ecc.) non poteva spiegare in maniera soddisfacente il valore della gravità.
Infatti, nel 1933 l'astronomo Fritz Zwicky, studiando gli ammassi di galassie (insiemi, gruppi costituiti da diverse galassie, legate insieme dall'attrazione gravitazionale), notò che il valore di gravità negli ammassi era decisamente superiore al valore di gravità previsto considerando la materia visibile."

Non resta che leggere il seguito, buona lettura (e a fine post c'è pure dell'ottima musica).

Il rapporto luce-oscurità nella scienza.

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 Emanuela Zerbinatti del blog Arte e salute presenta un trittico dal quale spunta un nome a me assai caro: Leonardo da Vinci. Il tema centrale è lo strumento attraverso il quale vediamo: l'occhio.

Se Leonardo avesse avuto il frigorifero...

"Per quanto riguarda i suoi studi anatomici in particolare, è evidente che il limite per lui più grosso era appunto quello di non poter conservare al freddo i reperti di materiale biologico proveniente da cadaveri umani o animali che utilizzava. Se solo avesse avuto un frigorifero per conservare come si doveva quel bulbo oculare su cui elaborò la sua teoria sulla visione, questo non si sarebbe alterato e certamente non lo avrebbe portato fuori strada."

Egli fu portato a elaborare teorie imprecise  solo per l'imperfetta conservazione dei reperti

"Il fatto che come oggi noi sappiamo questo non è vero (per la teoria corretta si veda questo interessante link), non dipende dal fatto che Leonardo ha sbagliato procedura come hanno sostenuto alcuni studiosi in passato, ma ai limiti tecnici esistenti al tempo del genio fiorentino che ne hanno alterato i materiali biologici."

 L'articolo è qui, pronto per essere letto.

Se solo Leonardo avesse avuto il frigo...

Gli altri due articoli sono completamente diversi l'uno dall'altro ma con un punto che li accomuna: un mondo microscopico.

Uno è un mondo microcosmico, 

I microcosmi ottici di Ettore Sobrero,

e l'altro è su una microtelecamera grande quanto una moneta da 5 centesimi, utilizzabile, tra l'altro, in campo medico

Un occhio con lo zoom

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Non lesina gli articoli Annarita Ruberto del blog Scientificando, con un corposo e interessantissimo insieme di lavori. Tre, uniti dal tema comune dell'illusione. Il nostro organo sensoriale per eccellenza, quello della vista, è soggetto ad inganni e illusioni, che Annarita ci illustra con dovizia. L'ultimo articolo, riguardante la famosa incisione La cascata di Escher, ci viene proposto nella sua versione tridimensionale, e gli altri in sostanziose antologie delle più famose illusioni ottiche, sia in immagine che in video, comprese le creazioni di Koukichi Sugihara.

Illusioni ottiche [Con link E Video]

Illusioni Ottiche - Impossible Motion: Magnet-Like Slopes

Figure impossibili. La cascata di Escher

Ma non è finita qui perchè la nostra generosa autrice entra, per così dire, nel merito del post, in ottica pedagogica. Deve spiegare questo concetto alla sua scolaresca. Vi sono strani oggetti nell'Universo

"in alcuni corpi celesti la materia raggiunge situazioni così estreme che le formule note cessano di fornire riposte attendibili! Pensate che esistono stelle così dense da contenere in un centrimetro cubo la massa di una montagna e corpi celesti, come i buchi neri, che distorcono la struttura dello spazio fino a nascondere che cosa si cela al loro interno!"

 però niente è così strano come la materia che non si può vedere

"Ancora più misteriosa è la cosiddetta “materia oscura”. Sulla base delle osservazioni astronomiche, essa costituirebbe il 90% della materia che compone le galassie e avrebbe un effetto rilevante nel determinarne la velocità di rotazione. Tuttavia, essa è completamente invisibile ai nostri telescopi e molti scienziati ritengono che non sia costituita dalle particelle atomiche (protoni, neutroni ed elettroni), ma da nuove entità su cui esistono soltanto pochi dati concreti e molte congetture."

 Se volete sapere il seguito, non avete che da leggere.

I segreti della materia. La materia oscura

 E inoltre, c'è tempo di godersi una

Splendida aurora boreale in Time-Lapse

oppure di osservare una simulazione operata da un computer di una regione dell'Universo pari a un cubo con lato di 2 miliardi di anni luce, della storia del nostro mondo dal Big Bang ai giorni nostri, nella
Millennium Run: la più grande simulazione dell'Universo
e ancora, un altro video (corposo anche questo, cinque parti per un totale di circa un'ora) su alcuni strani oggetti, magnetar e buchi neri, sparsi in giro per il nostro Universo
Universo - fenomeni cosmici
e per finire, la storia della scoperta della composizione della luce da parte di  Isaac Newton, sempre con l'attenzione particolare dovuta al suo ruolo di insegnante, splendida avventura da leggere e osservare

La luce e i colori - Prima parte

In zona Cesarini, come si dice, mi perviene ancora un altro articolo di Annarita. Visto chi lo manda e l'argomento, le potrò mai dire di no? No! e allora, godetevi questo filmato, riguarda la teoria delle stringhe e l'eleganza del nostro Universo.

La Teoria Delle Stringhe - L'Universo Elegante [Sunday Video]

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 Peppe Liberti del blog Rangle si fa prendere da quesiti che potrebbero sembrare di piccolo momento, ma che hanno il loro bel perchè,

"Per quanto pura, l'acqua contiene sempre una certa concentrazione di ioni, quelli prodotti nel processo di autodissociazione della molecola d'acqua dovuto al trasferimento di un protone da una molecola all'altra. Da tempo mi chiedevo quale fosse la ragione fisica di questo meccanismo al di là delle solite, sofisticate (ed incomprensibili) simulazioni di dinamica molecolare ed una indicazione di cosa accade al protone (il nucleo dell'atomo di idrogeno) che si trova tra due atomi di ossigeno quando si forma il sistema O-H---O l'ho trovata finalmente in un lavoro di H. J. Bakker e H.-K. Nienhuys pubblicato su Science nel 2002."

Perchè avvengono questi fenomeni di dissociazione "spontanea"? Chi vuole conoscere la risposta non ha altro da fare che leggere
Come ti delocalizzo il protone
Un altro post "acquatico" del nostro Peppe, che pure tentato dal lancio di un titolone, frena in ossequio alla prudenza dello scienziato: ma che fa l'acqua dentro un nanotubo?

"L'acqua dentro un nanotubo si sistema in molti modi diversi e può formare strutture molto diverse da un cristallo di ghiaccio dove ogni molecola d'acqua è coordinata in maniera tetraedrica attraverso un network di legami a idrogeno tra un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno In un single-walled carbon nanotube (SWNT)  le molecole d'acqua si possono disporre in fila come una lunga catena tenuta assieme dal legame idrogeno tra molecole adiacenti  o formare una struttura più rigida, ad anelli sovrapposti, un lungo filo cavo che scorre lungo tutto il nanotubo."

Incuriositi? E allora
State calmi, se potete.

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Marco Fulvio Barozzi del blog Popinga ci presenta questa sua precisa ricostruzione della genesi degli studi sulla radioattività. Sentiamo le sue parole di introduzione,

"Tra le scoperte più importanti della fisica moderna vi fu senza dubbio quella della radioattività. Gli studi sugli elementi radioattivi  intrapresi dai coniugi Curie portarono nel 1902 alla scoperta del radio, dalle proprietà straordinarie: esso era non solo assai radioattivo, ma irraggiava calore mantenendo la sua temperatura anche quando si tentava di raffreddarlo. Da dove proveniva l’energia rilasciata dal radio se non dal suo interno? E come si conciliavano queste scoperte con le numerose ipotesi che in quegli anni si facevano sulla struttura dell’atomo?  Un tentativo di risposta fu quello del fisico siciliano Filippo Re Capriata (1867–1908), che nel 1903 pubblicò un articolo nel quale sostenne che gli atomi deriverebbero dalla coalescenza di una nube primordiale allo stesso modo delle stelle. Questo processo, di durata assai lunga, genera energia man mano che le particelle si riuniscono negli atomi. Re Capriata pensava che gli atomi radioattivi siano quegli atomi nei quali il processo di contrazione sia ancora in corso, mentre quelli privi di attività avrebbero già completato il processo, e si sarebbero, pertanto, spenti, come tanti piccoli soli alla fine della loro esistenza."

Il risultato è quello che potete leggere in
Di radioattività, modelli atomici e di uno scienziato siciliano.

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 Fabio De Sicot del blog Caccia la fotone, a mo' di un cronista investigativo, vuole vederci chiaro su una delle affermazioni con risvolti economici più importanti, ma che purtroppo presenta anche un alto tasso di incredibilità: la fusione fredda. Sentiamo cosa dice,

"Qualche giorno fa qui a Bologna veniva indetta una conferenza stampa
molto particolare. Il prof. Focardi, docente di fisica in pensione, e
l’ingegner Rossi, presentavano davanti ad una platea di giornalisti e
scienziati la loro presunta scoperta: la dimostrazione, scientifica (?),
della fusione fredda. Molte cose ci rendono dubbiosi. La prima: la
ricerca non è stata pubblicata su nessun giornale scientifico e non ha
passato il vaglio della peer review, è stata pubblicata sul loro blog,
che ha un nome altisonante, ma che non è una rivista scientifica. La
seconda: ammesso e non concesso che davvero si generi energia attraverso
l’effetto della fusione fredda (ci avevano già provato Fleishmann e Pons
in buona fede nel 1989), questo effetto andrebbe spiegato, discusso, e
non chiuso in un brevetto.

La terza: la conferenza stampa sa molto di azienda che deve far profitti
e non di ricerca che deve fare scienza. E allora, adesso la parola a chi
(almeno) una analisi critica l’ha fatta. E’ il CICAP, nella persona di
Stefano Bagnasco. E quindi, fiato alle trombe, fiato alla scienza!"

Volete sentire com'è andata a finire?
Il peer-review che mancava

 Sempre in ottica investigativa il secondo articolo: si è perso il bosone di Higgs o meglio, non si è ancora trovato.

"Il Bosone di Higgs è uno dei più grandi misteri della fisica moderna.
Secondo i teorici, sarebbe proprio lui il responsabile della
“trasformazione” dell’energia in materia, e sarebbe lui la soluzione di
molti interrogativi sul Modello Standard. Per questo, qualche anno fa è
stato costruito, sotto la superficie di Ginevra, il Large Hadron
Collider, un grande accelleratore di particelle che dovrà rispondere
all’annoso interrogativo sull’esistenza di questa particella. Non è
affatto scontato che esista, ma se davvero esistesse, allora, in
presenza di un intenso campo gravitazionale, dovrebbe indurre sulla
radiazione uno shift spettroscopico caratteristico del Campo di Higgs da
cui proviene.


E’ questo, in sostanza, il contenuto del paper pubblicato sul Physical
Review D intitolato Higgs-induced spectroscopic shifts near strong
gravity sources. Questa settimana saremo in compagnia del dott. Roberto
Onofrio, docente presso il dipartimento di fisica “Galileo Galilei”
dell’Università di Padova. Stay tuned!"

Aprite bene le orecchie, 
Higgs mon amour!

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Aldo Ficara del blog Chiacchiere sul nano si domanda: a chi non piacciono i cartoni? E allora, cosa meglio di un cartoon per avvicinare piccoli, ma anche grandi, alla scienza? Qui ne presenta addirittura 5, sulle energie rinnovabili. Come dire: unire il dilettevole all'utile.

Buona visione.

Energia rinnovabile in cartoon

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Gianluigi Filippelli presenta contributi da due suoi blog: Dropsea e Science backstage. 
Lo sapevate che esiste anche una cometa di S. Valentino? Se non lo sapevate leggete qui

Tempel -1: da un pugno chiuso una cometa.

In linea con il tema di questo Carnevale, Gianluigi  ci fa conoscere anche dei buchi neri particolari: i buchi neri supermassicci.

"I buchi neri supermassicci sono la versione cicciotta degli usuali buchi neri. La loro massa è dell'ordine di centinaia di migliaia di miliardi di masse solari e gli astronomi pensano che si trovino nel centro di quasi tutte le galassie ellittiche. In termini tecnici, però, questo centro, che in effetti è una sorta di arrotondamento, come quando una pallina è nascosta sotto una tovaglia che copre un tavolo, viene detto bulge, termine che in italiano può essere reso come rigonfiamento."

Ma, buchi neri supermassicci e materia oscura, sono correlati? la risposta (per ora)  a questo importante e interessante quesito è

Buchi neri supermassicci e materia oscura.

Il problema dei tre corpi ha una lunga storia. Ci ricorda Gianluigi,

"E' infatti abbastanza noto nell'ambiente scientifico che già il così detto problema dei tre corpi è estremamente difficile da risolvere in maniera analitica e non lo si può, in ogni caso, portare a conclusione in maniera esatta. "

Ma c'è chi ha provato a risolverlo in maniera analitica.

"il lettore può pensare che o il problema dei tre corpi è irrisolvibile analiticamente, o che lo sia in maniera estremamente difficoltosa. In effetti è giusta la seconda."

Per conoscere i dettagli, non vi resta che leggere

Il problema dei tre corpi.

Chi è Fritz Zwicky? No, non è la versione povera del Milionario quella che vi offro, ma la versione ricca della divulgazione,

"Grazie all'applicazione di un teorema della fisica classica, il teorema del viriale, all'ammasso della Chioma, Fritz Zwicky ha dedotto l'esistenza di una massa non visibile all'interno delle galassie dell'universo. Quella scoperta è oggi nota come materia oscura ed è uno dei problemi insoluti della fisica moderna, la cui scoperta e studio potrebbe riconciliare in un'unica disciplina lo studio dell'infinitamente grande con quello dell'infinitamente piccolo."

Ecco l'articolo, buona lettura.

Ritratti (25): Fritz Zwicky.

Infine, alcune novità dalle Olimpiadi dell'Astronomia, sull'onnipresente social,

Olimpiadi dell'Astonomia su Facebook.
Olimpiadi dell'Astronomia: ne parla l'Ansa!

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 Rosalba Cocco del blog Crescere creativamente, sfrutta l'occasione del 150° anniversario dell'unità d'Italia per parlare di storia della scienza.

"Sarebbe un resoconto incompleto quello che oggi si svolge sull'Unità d'Italia se omettessimo di raccontare quanto avvenne a quei tempi dal punto di vista scientifico, per comprendere che la scienza ebbe il suo ruolo, e neppure marginale, nel processo di unificazione dell'Italia."

Se volete conoscere allora il ruolo della scienza nell'unità del paese, leggete 

La scienza e l'unità d'Italia.

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Elisabetta Durante, del sito Disti Newsletter ci informa su alcuni progetti bandiera del MIUR. Volete sapere di cosa si tratta?

"Si chiamano “progetti bandiera”: un gran bel nome per quello che, ci auguriamo, sarà un gran bel programma.

Si tratta dei dodici progetti strategici del Programma nazionale di Ricerca appena decisi dal Miur ed orientati, secondo le intenzioni del Ministro Gelmini, a potenziare il nostro arsenale scientifico nei settori energetico, ambientale, aerospaziale, biomedico, nano e biotecnologico ecc.

Tra questi, alcuni riguardano da vicino la Puglia: sono i progetti “RitMare”, che si occuperà di pesca e coste, e “SuperB”, per ospitare il quale è candidato anche un sito pugliese."

SuperB non è quello che forse pensate voi (e di cui si parla sempre) e per togliervi ogni dubbio non vi resta che leggere la newsletter n. 372 del 26 gennaio

La Puglia si candida ad accogliere SuperB acceleratore europeo per ricerca e industria.

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E infine, Piotr Silverbrahms del blog Rudi matematici ci presenta le insormontabili, a volte, sfide della scienza. Infatti, sembra che possano servire fino a due biro di colori diversi, 

" Ricordate come percorrere e  come descrivere un labirinto? Non crediate sia tutto così semplice. Far di conto, da queste parti, può richiedere strumenti di calcolo sofisticati… Ad esempio, ben due biro di colori diversi! Vediamo con calma."

 E comunque le biro le mette lui,
I numeri catalani.
E che dire di questo compleanno! Galileo fa gli anni! Dice che era una notte buia e tempestosa

"Ma il buio veniva rotto dal lampeggiare delle torce e dei roghi che laceravano le tenebre usuali della valle alpina e orizzontale. E l’urgenza tempestosa non era data dai cumuli scuri che pure rimanevano indecisi sulle creste dei monti, pronti a vomitare pioggia e vento, ma dalle burrasche che agitavano gli uomini che in quella valle urlavano, inseguivano, scappavano, per salvare una vita o per reciderla. Non era notte silenziosa, quella."

Come va a finire la storia?
 15 febbraio 1564 - Buon compleanno Galileo!

Siccome ogni tanto ci si deve pur svagare e lasciarsi andare a qualche sano divertimento, ecco un esempio di fantafisica (definizione dell'autore)

"Per prima cosa, anche se il nome del gioco richiama spazi siderali, sappiate che i due tavolieri da gioco si disegnano agilmente su due sottobicchieri rotondi; quindi, non cominciate a pensare di dover utilizzare il pavimento del salone delle feste o il selciato della piazza migliore della città."

 Che gioco sarebbe? Non ci vuole molto a scoprirlo
Cosmic coaster. 

 Wikileaks ha colpito ancora! Anche i  nostri ne sono rimasti coinvolti,

"Nel senso che ha messo in rete una conversazione segretissima, che Alice avrebbe voluto tenere nascosta; infatti, si scopre il motivo per il quale non sopporta il calcolo delle probabilità; Assange è, a quanto pare, in possesso del file MP3 di cui vi diamo la fedele trascrizione."

E quindi chi volesse può tuffarsi nel gossip fantapolitico, 

"basato sull’ambiguità del calcolo delle probabilità. E la fisica, si sa, è probabilistica (almeno secondo Max Born, no?)"

Wikileaks ha colpito anche noi!

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 Ma non era l'ultimo. Anche qui, nei minuti di recupero, i Maghimatici mi inviano questo loro articolo. Enrico Maraffino comincia con una domanda che sa di esistenziale

"A cosa serve la scienza? Cos'è la scienza?"

Che è una gran bella domanda, senza dubbio. La luce e l'oscurità qui sono quelle metaforiche, quelle delle scelte razionali.

"Eppure, mentre la gente "comune" trova molto più affidabile e consueto l'impossibile rispetto all'improbabile (o il probabile, il vero fulcro della ricerca scientifica in ogni campo), utilizzatori finali della scienza, come medici, biologi, ingegneri, fisici, etc., preferiscono proporre teoremi stabiliti in un ambiente ristretto (come quello di un Ospedale vagamente oscurantista, o una multinazionale qualunque dell'energia), piuttosto che presentare il ventaglio delle scelte scientifiche."

E' una sfida per la società, da leggere qui.

Luce e oscurità. Tema libero.

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Adesso (finalmente) do i numeri (ma siccome li ho dovuti rifare causa nuovi arrivi non garantisco):

• 23 blog partecipanti (gli autori sono di più, perchè qualche blog ne ha più di uno)
• 50 articoli

SEeO. 

Se qualcuno che ha inviato i suoi lavori, per sbaglio non l'ho incluso nei link, sono pronto a espatriare, ma sappia che non l'ho fatto apposta.

Un grandissimo ringraziamento a tutti gli amici e autori che hanno inviato i loro lavori e un ringraziamento speciale ad Annarita Ruberto per aver sollecitato la mia candidatura.

Non mi rimane che ricordarvi che il prossimo Carnevale della Fisica, il 17°, si tiene il 30 marzo dai Maghimatici, che però non sono superstiziosi. E nemmeno quelli che li leggeranno.

Per ora è tutto! That'all folks!