Le onde gravitazionali e la prova del Big Bang, con un video sull'origine di tutto

Come immagine è senz'altro suggestiva: le increspature  che le onde del mare lasciano sulla sabbia della spiaggia sono una valida metafora delle impronte che le onde gravitazionali  lasciano sulla radiazione cosmica di fondo. In questo modo, possiamo immaginare le  increspature come impronte fisiche lasciate dalle onde  gravitazionali, ovvero il mare della nostra metafora, sulla  radiazione cosmica di fondo, cioè la sabbia dell'esempio precedente. Ebbene, queste increspature sarebbero state osservate.

A realizzare l'osservazione è il gruppo di scienziati che collabora al BICEP2, ultima versione del Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization/Keck Array, ovvero radiotelescopi in postazione fissa in Antartide che studiano la polarizzazione di  modo-B della Cosmic Microwave Background, la radiazione cosmica di fondo.

Vedere la materia oscura. Una simulazione

E' possibile vedere la materia oscura? Essendo oscura non dovrebbe essere possibile osservarla direttamente, altrimenti perderebbe la qualifica di oscura.  Si può però osservarla indirettamente e mostrarla, così come ha fatto il gruppo guidato da Wojciech Hellwig al Nicolaus Copernicus Astronomical Centre PAS di Varsavia. Come dicono sul sito del Ministero della scienza polacco

Dark Matter reveals its existence only indirectly. It does not emit light, and astronomers deduce its presence from gravitational interactions with normal matter. In particular, the existence of dark matter explains the observed rotation curves of galaxies.

Fisica dell'uovo sodo

Ricordo che da piccolo c'era questo stratagemma per verificare se un uovo era sodo oppure no. Si prendeva l'uovo e lo si faceva ruotare come una trottola: se continuava a girare per un po' era sodo  altrimenti, se faceva solo pochi giri, non lo era. Una gustosa conferma era data dal fatto che se ci mettevi una mano sopra per bloccarlo, quello sodo si fermava mentre quello crudo, se toglievi la mano, continuava a girare per un po'. Era fantastico, un trucco favoloso che poteva essere di grande aiuto, anche se dubito che fosse di così grande utilità per un ragazzino. Potenza della curiosità giovanile. Comunque, tra le cose che sarebbe stato giusto chiedersi sul diverso comportamento mostrato dai due tipi di uovo, ve ne era una semplicissima: perchè? Perchè un uovo sodo gira molto più a lungo di un uovo crudo e, soprattutto, perchè se fatto ruotare abbastanza velocemente può  cambiare l'asse di rotazione iniziale disponendo l'asse più lungo in verticale? E in effetti, sarà il fatto che, a quel tempo, le uova sode ti venivano presentate come tali e tu dovevi solo  mangiarle, oppure sarà il fatto che l'infantile contentezza di aver trovato un valido sistema, anche se perfettamente inutile, era un appagamento in sè, sta di fatto che la semplice e perentoria domanda perchè? non veniva mai posta sul serio e rimaneva a mezz'aria, tra il non detto e il non pensato finchè, nell'anno di grazia 2002, due matematici non decidevano di risolvere l'annoso problema. C'è infatti un altro aspetto quasi paradossale nella rotazione di un uovo sodo. 

Sabbia che vibra: le lastre di Chladni

Un video dalla SMU Physics che mostra l'effetto della vibrazione sonora sulla sabbia posta sopra un piatto metallico. Si tratta del metodo scoperto dal fisico tedesco Ernst Florens Friedrich Chladni dei vari modi in cui può vibrare una superficie rigida, le lastre di Chladni.

Richard Feynman: Cosa fanno gli scienziati? Giocano a scacchi (con la natura)

Un altro brano da un'intervista di Richard Feynman alla BBC del 1981. Qui Feynman ci parla di quello che fanno gli scienziati quando cercano di capire la natura: giocano a scacchi. In questa partita però, i ricercatori devono imparare da soli le regole del gioco, senza nessuno che gliele spieghi direttamente. Ma c'è una differenza non trascurabile tra il gioco degli scacchi e la natura: negli scacchi, a mano a mano che si va avanti le regole diventano più complicate mentre in natura, e nella fisica nel suo caso, ogni nuova scoperta semplifica le cose. Anche se sembra che si complichino pure nella ricerca scientifica, per le nuove particelle che si scoprono per esempio, in realtà il tutto si semplifica perchè si finisce per trovare anche una teoria unificante che ingloba le nuove conoscenze. Parola di Richard Feynman.

Passerella piezoelettrica, l'energia prodotta dal camminare

Questo è un filmato dimostrativo prodotto dal Nipslab, il laboratorio del Dipartimento di Fisica dell'Università di Perugia, ma in altre parti del mondo, in Inghilterra per esempio, la passerella piezoelettica è già installata [vedi Un passo alla volta verso l'energia pulita]. Si tratta dell'energia prodotta dal passaggio dei pedoni su un pavimento fatto di piastrelle speciali: ogni passo

genera sette watt di elettricità, anche se la quantità varia a seconda del peso della persona. Per generare energia, la gomma della mattonella si abbassa di cinque millimetri, una differenza "praticamente impercettibile per chi la calpesta", sostiene Kemball-Cook. [Un passo cit.]

Le (due) domande alle quali nessuno sa rispondere

Esistono domande alle quali, per ora, non c'è risposta ma alle quali potrebbe anche non esserci mai risposta. Sono per questo meno interessanti e importanti da farsi? La risposta che Chris Anderson, l'autore di questa TED-ed conference, dà a questa domanda (ma non alle altre due alle quali nessuno sa rispondere) è

Più sai, più il mondo sembra fantastico. E sono proprio le possibilità insolite, le domande senza risposta, che ci spingono avanti. Perciò rimanete curiosi.

Il che è vero. E' solo facendoti domande insolite, curiose, e soprattutto senza risposta (al momento), che si stimola la conoscenza. Il segreto è cercare di rispondervi non solo con la sfrenata fantasia ma mettendoci qualche limite: questo limite è il metodo scientifico.

Invece, le due domande alle quali -per ora- nessuno sa rispondere sono: 

La vita dell'astronauta. Un'animazione

Continua la serie delle divertenti e istruttive animazioni di TED-ed. Questa volta si tratta della vita dell'astronauta, spiegata da un astronauta, Jerry Carr, 2.000 ore di volo nello spazio, con più di 1.000 giri intorno alla Terra. Nonostante la durissima preparazione, sia fisica che teorica, resta pur sempre uno dei più affascinanti mestieri. A voi la visione.

La più grande simulazione dell'Universo:un'animazione

L'animazione qui sotto è una versione tridimensionale dell'Universo, con la distribuzione della materia, realizzata da Mira, il terzo più veloce supercomputer del mondo. La rete cosmica, la chiama Habib. Salman Habib è un fisico che fa parte degli Argonne National Laboratory e che lavora al Multi-Petaflop Sky Simulation.

 “You can see clearly these big voids and these filaments and these clumps. What you’re actually seeing is the matter density. The blobby parts are where the density is highest, and that’s where the galaxies are.”

 "Si può vedere chiaramente questi grandi vuoti , questi filamenti e queste macchie. Quello che si sta vedendo è in realtà la densità della materia. Le parti con le macchie di colore sono dove la densità è più alta, ed è lì che si trovano le galassie "

Per approfondimenti qui l'articolo di PopSci Inside The Largest Simulation Of The Universe Ever Created.

Come misurare la velocità della luce con il cioccolato

Tutto quello che vi serve è una barretta di cioccolato abbastanza grande, un forno a microonde e un righello. Inserire il cioccolato nel forno per circa 20 secondi, badando a non far girare il piattello rotante del forno. Togliere il cioccolato e individuare due punti in cui il cioccolato si è rammollito, che corrispondono a due punti colpiti dalle onde elettromagnetiche, metà dell'intera lunghezza delle microonde utilizzate. Basta misurare questa distanza e moltiplicarla per la frequenza del microonde e si avrà la velocità della luce. Qui per una spiegazione dettagliata più alcuni grafici esplicativi. Non c'è bisogno di dire che la barra di cioccolato, dopo essere servita per l'esperimento, andrà sacrificata.

Fusione di due buchi neri: una fantastica animazione dalla Nasa

Condivido uno straordinario video postato da Annarita Ruberto su G+, prodotto dalla Nasa. Si tratta della simulazione della fusione di due buchi neri. Ecco una descrizione sommaria di quanto si osserva in questa animazione:

Supercomputer models of merging black holes reveal properties that are crucial to understanding future detections of gravitational waves. This movie follows two orbiting black holes and their accretion disk during their final three orbits and ultimate merger. Redder colors correspond to higher gas densities.

Modelli di fusione dei buchi neri realizzati con supercomputer rivelano  proprietà  cruciali per comprendere le future rilevazioni delle onde gravitazionali. Questo filmato segue il destino di due buchi neri orbitanti e il loro disco di accrescimento, durante le ultime tre orbite e la fusione finale. Il colore rosso, e le variazioni di  intensità, corrispondono a densità più elevate del gas. 

Esperimenti di fisica: perchè non bisogna sigillare l'azoto liquido in un contenitore

Probabilmente non ci avremo mai a che fare in tutta la nostra vita ma se dovessimo trovarci a usare dell'azoto liquido, non mettiamolo in un contenitore chiuso ermeticamente, perchè potrebbe succedere qualcosa del genere.

Cos'è il bosone di Higgs?

Un bellissimo video dell'INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) spiega cos'è il bosone di Higgs e perchè sia importante scoprirlo (o sia stato importante averlo scoperto).

via Agi

Balistica divertente: centra il bersaglio, un gioco interattivo

Via University of Colorado at Boulder un simpatico gioco interattivo di balistica. Provare a colpire il centro a destra regolando  l'angolo di tiro, variando la resistenza dell'aria, la velocità iniziale, il diametro, il peso e, soprattutto, il tipo di proiettile e dai fuoco alle polveri. Per cancellare il tiro clicca su erase e ricomincia. Buon centro!

Gravità: la caduta dei gravi e l'attrazione gravitazionale tra due pianeti. Due animazioni interattive

Due interessanti animazioni da science-animations sulla gravità: la caduta dei gravi e l'attrazione gravitazionale tra due pianeti. Nel primo esperimento si potrà verificare sia l'accelerazione gravitazionale in assenza di attrito e di come le cose possano variare con l'intervento dell'attrito dell'aria. Nel secondo esperimento si possono variare i parametri dei due pianeti, dalla dimensione alla distanza alla velocità. Ottime occasioni anche in ottica educativa perchè impegnano i ragazzi a verificare cosa accade cambiando le condizioni dell'esperimento.

imagecredit and © science-animations.com

Levitazione dei superconduttori: trappole quantistiche

da Focus.it

La fisica in cucina: viaggio tra i fornelli alla ricerca delle trasformazioni fisiche nella cucina molecolare

Cucinare è una delle attività che molti praticano per diletto e per rilassarsi. Forse non la pensa così chi deve preparare quotidianamente i pasti in casa o per lavoro, sta di fatto che la cucina è sempre un argomento di interesse, sia nelle trasmissioni televisive che nelle riunioni  conviviali.

E' anche vero che la cottura è il procedimento che ha consentito, forse, alla nostra specie, di trarre una maggior percentuale di sostanze nutrienti dal cibo, rendendo più digeribili proteine e carboidrati, e permettendo alla specie umana di fare il salto qualitativo che sappiamo.

Infatti, il calore interviene modificando sia a livello fisico che a livello chimico le sostanze alimentari. Per esempio, le proteine della carne o del pesce e gli amidi di grano o di riso, dopo cottura, subiscono delle trasformazioni chimico-fisiche che li rendono più digeribili e assimilabili dal tratto digestivo.

imagecredit saskschool.ca

Ma qual è la differenza tra le trasformazioni chimiche e quelle fisiche?

In linea generale sono trasformazioni fisiche quelle che sono reversibili mentre quelle irreversibili sono trasformazioni chimiche. Le prime lasciano inalterata la sostanza iniziale cambiandone solo lo stato in cui si presenta, mentre nelle seconde vi è un'alterazione che porta alla formazione di nuove sostanze, con modifica dei legami chimici.

Esempi di trasformazioni fisiche sono

• Bollire l'acqua
• Sciogliere il  ghiaccio
• Sciogliere dello zucchero in acqua
• Montare a neve gli albumi
• Congelare un liquido

La gastronomia molecolare è la scienza di preparare il cibo, secondo la definizione che ne dà l'ideatore Hervè This, utilizzando tutti gli strumenti che le scienze fisiche e chimiche mettono a disposizione. Alcune delle tecniche utilizzate dalla gastronomia molecolare, per ottenere il massimo dagli ingredienti che si usano nelle varie ricette, consistono, per esempio, nell'utilizzo di anidride carbonica per la formazione di schiuma o montare a neve, dell'azoto liquido nella preparazione del gelato e del vuoto nella realizzazione di creme e mousse. Ecco alcuni esempi di queste tecniche all'opera: 


azoto per fare il gelato,

cuocere un uovo con l'alcol



un fisico in cucina.

Breve storia per immagini degli esperimenti scientifici in fisica: un'infografica

Per vedere in alta risoluzione clicca qui

Premio Nobel 2011: fisica

Mutuando quello che era successo per la fisiologia o medicina la Reale Accademia svedese ha conferito il Nobel per la fisica a tre studiosi, suddividendolo in due parti:

una metà a 

Saul Perlmutter
The Supernova Cosmology Project
Lawrence Berkeley National Laboratory and University of California,
Berkeley, CA, USA

e l'altra metà da suddividersi tra 

Brian P. Schmidt
The High-z Supernova Search Team
Australian National University,
Weston Creek, Australia

and

Adam G. Riess
The High-z Supernova Search Team
Johns Hopkins University and Space Telescope Science Institute,
Baltimore, MD, USA

per le loro

"for the discovery of the accelerating expansion of the Universe through observations of distant supernovae"

("per la scoperta dell'espansione in accelerazione dell'Universo grazie all'osservazione delle supernovae lontane")

Anche qui, dunque, tema comune. Come per la fisiologia era il sistema immunitario, per la fisica è la scoperta dell'espansione in accelerazione dell'Universo, il che significa che la velocità di espansione dell'Universo aumenta continuamente. Il destino dell'Universo sembra essere scritto nelle stelle.

"Some say the world will end in fire, some say in ice..." *
What will be the final destiny of the Universe? Probably it will end in ice, if we are to believe this year's Nobel Laureates in Physics. They have studied several dozen exploding stars, called supernovae, and discovered that the Universe is expanding at an ever-accelerating rate. The discovery came as a complete surprise even to the Laureates themselves.

[...] The acceleration is thought to be driven by dark energy, but what that dark energy is remains an enigma - perhaps the greatest in physics today. What is known is that dark energy constitutes about three quarters of the Universe. Therefore the findings of the 2011 Nobel Laureates in Physics have helped to unveil a Universe that to a large extent is unknown to science. And everything is possible again. 

[* Robert Frost, Fire and Ice, 1920]

("Alcuni dicono che il mondo finirà nel fuoco, altri dicono nel ghiaccio ..."
Quale sarà il destino ultimo dell'Universo? Probabilmente finirà nel ghiaccio, se dobbiamo credere ai premi Nobel per la Fisica di quest'anno. Infatti, studiando alcune decine di esplosioni di stelle, chiamate supernovae,  hanno scoperto che l'Universo si sta espandendo ad un tasso sempre più accelerato. La scoperta è stata una sorpresa anche per gli stessi premi Nobel."

[...] Si pensa che questa accelerazione  sia sostenuta dall'energia oscura, ma che cosa sia l'energia oscura rimane un enigma - forse il più grande della fisica oggi. Quello che si sa è che l'energia oscura costituisce circa i tre quarti dell'universo. Pertanto le scoperte dei Premi Nobel per la Fisica 2011 hanno contribuito a svelare un universo che in gran parte è sconosciuto alla scienza. E tutto è ancora possibile.)

Questi sono gli articoli di riferimento delle loro scoperte

Saul Perlmutter, U.S. citizen. Born 1959 in Champaign-Urbana, IL, USA. Ph.D. 1986 from University of California, Berkeley, USA. Head of the Supernova Cosmology Project, Professor of Astrophysics, Lawrence Berkeley National Laboratory and University of California, Berkeley, CA, USA.
www.physics.berkeley.edu/research/faculty/perlmutter.html

Brian P. Schmidt, U.S. and Australian citizen. Born 1967 in Missoula, MT, USA. Ph.D. 1993 from Harvard University, Cambridge, MA, USA. Head of the High-z Supernova Search Team, Distinguished Professor, Australian National University, Weston Creek, Australia.
msowww.anu.edu.au/~brian/

Adam G. Riess, U.S. citizen. Born 1969 in Washington, DC, USA. Ph.D. 1996 from Harvard University, Cambridge, MA, USA. Professor of Astronomy and Physics, Johns Hopkins University and Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA.
www.stsci.edu/~ariess/

Anche in questo caso il sito Nobel prize ha preparato una serie di contenuti di alto livello, tra cui un'applet interattiva Star Stories (cliccare sull'immagine per iniziare), un documento e un video.

Ne parla anche Gravità zero.
In attesa del post di qualche esperto che linkerò volentieri. 
Aggiornamento delle 17,07. 
Da par suo Gianluigi Filippelli su Dropsea sviscera velocemente gli aspetti essenziali delle scoperte dei nostri laureati, ivi compresa una citazione storica sul primo avvistamento di una supernova: Il Nobel delle supernove.

La prima osservazione di una supernova è datata 1572. L'astronomo a compierla fu Tycho Brahe, uno che di osservazioni del cielo se ne intendeva. E considerando che molte di queste erano fatte a occhio nudo, i risultati raggiunti avevano un che di incredibile.

Aggiungo  il post di Amedeo Balbi su Keplero che spiega perchè questa è una scoperta da Nobel: Il Nobel per la fisica 2011.

C'è il Carnevale della Fisica #23 su Scientificando

Grandissimo Carnevale della Fisica su Scientificando di Annarita Ruberto, dal titolo L'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo. Ed infinitamente grande è anche l'interesse dei lavori pubblicati, quasi una trentina gli articolisti ed infinitamente più grande il numero dei lavori. Ottima l'introduzione di Annarita

L’uomo, con l’invenzione di strumenti che hanno ampliato le sue possibilità di osservazione, negli ultimi due secoli ha scoperto l’esistenza di due nuovi mondi al di fuori della sua dimensione, nell’infinitamente piccolo e nell’infinitamente grande. Poiché l’esperienza quotidiana è limitata ai fenomeni a scala “umana”, quelli a scala microscopica e macroscopica spesso contrastano con il senso comune.

Vi è anche una ragguardevole mole di consigli, sotto forma di  libri di testo (sia per il primo che per il secondo ciclo di istruzione) che Annarita suggerisce sia per la didattica che per l'approfondimento, e sono consigli preziosi. E adesso, anche io ve ne voglio dare uno: andatevi a leggere gli articoli di questo Carnevale perchè ne vale la pena.