lunedì 27 maggio 2013

Il bisogno di materia oscura

Il titolo del post dice tutto: si parla dell'inafferrabile, incomprensibile materia oscura che riempie l'universo. Ne avevamo già parlato poco poco in un post precedente. Oggi sarò più preciso (o perlomeno ci proverò, dai).
Innanzitutto le cifre. Togliamoci subito il rospo dicendo che circa il 68% di quello che compone l'universo è qualcosa di ancora più misterioso chiamato energia oscura; magari ne parleremo prossimamente più in dettaglio.
In questo post ci concentriamo sul restante circa 32% di cui il 27% circa è materia oscura mentre quello che rimane è la materia di cui siamo fatti tutti noi, i pianeti, le stelle (e in più una piccola percentuale di radiazione).
Ora in questo post non vi dirò cos'è la materia oscura (anche perché nessuno lo sa) né cercherò di dirvi cosa la materia oscura potrebbe essere. Piuttosto tenterò di spiegarvi perché ne abbiamo bisogno.
Tutto inizia nel 1933 con Fritz Zwicky, astrofisico svizzero nato in Bulgaria e trasferitosi negli Stati Uniti a lavorare. Analizzando alcuni dati dell'ammasso di galassie della Chioma, Zwicky si è reso conto che i valori delle velocità delle galassie non erano in accordo con i dati riguardanti la luminosità. Cerchiamo di capire perché, dato che la storia della materia oscura inizia proprio così.

Ammasso della Chioma  (Fonte: wikipedia.it)

Se uno misura la luminosità di un ammasso di galassie può stimarne la massa (in prima approssimazione questo è vero perché uno si aspetta che la massa sia dovuta agli oggetti che vede tramite radiazione elettromagnetica, cioè le stelle). Ma anche se uno misura la velocità delle galassie all'interno dell'ammasso può stimare la massa stessa dell'ammasso. Com'è possibile? La formula che si utilizza è chiamata teorema del viriale.
Senza entrare nei dettagli il punto è questo: Più un ammasso è massivo, più forte è il campo gravitazionale auto-generato dalle galassie che lo compongono, dunque più veloci quest'ultime si devono muovere nel sistema; un po' come la situazione di un satellite che ruota attorno alla Terra il quale non cade radialmente perché ha una certa velocità tangenziale. Ho detto un po' perché la situazione è leggermente diversa da punto di vista dinamico, ma comunque l'esempio può rendere più o meno l'idea.
Dunque, alla fine della fiera, misurando le velocità delle galassie all'interno dell'ammasso si può stimare la massa dell'ammasso. Come si misurano le velocità? Tramite effetto Doppler. Ricordate? La sirena che si sente più forte o più debole a seconda della velocità della macchina della polizia che si avvicina o allontana da noi. Con le galassie la stessa cosa, con la differenza che si misura l'effetto Doppler delle onde luminose, cioè nessuna sirena!
Fatto tutto ciò, Zwicky trovò che la massa stimata dall'utilizzo delle velocità è maggiore di quella stimata dall'utilizzo dei dati sulla luminosità. Perciò vi deve essere un'altra componente di massa che, siccome non deriva dalla componente luminosa, deve essere appunto oscura.
Poi le cose in astrofisica sono andate avanti e si è trovata anche un'altra tipologia di osservazioni per le quali si richiedeva la presenza di una nuova componente di materia: la curva di rotazione delle galassie spirali.
Uno guarda una galassia spirale e pensa: è come un disco dunque ruota come un disco. Allora gli astrofisici (in particolare l'astrofisica Vera Rubin lo ha fatto alla grande negli anni Settanta) si impegnano e iniziano a misurare come ruota una galassia spirale: come fanno? Misurano la velocità delle stelle? All'inizio hanno fatto così e hanno scoperto l'impensabile: le stelle hanno tutte la stessa velocità di rotazione indipendentemente dalla distanza dal centro della galassia!

Curva di rotazione di una galassia spirale. Confronto tra ciò che si misura e ciò che ci si aspetta senza materia oscura (Fonte: http://www.universetoday.com).

Questo NON è come ruota un disco solido! Infatti se abbiamo un disco solido la velocità dipende dalla distanza dal centro. Perché? Facile: se il disco è solido allora è chiaro che tutte le componenti ruotano insieme, altrimenti non sarebbe solido; questo si traduce dicendo che la velocità angolare del disco è costante. Ovvero se voi e un vostro amico vi mettete lungo lo stesso raggio di un disco solido che ruota allora vi troverete sempre sulla stesso raggio durante la rotazione, cioè fate un giro nello stesso tempo. Però se il vostro amico è più vicino al centro allora percorrerà una circonferenza minore rispetto alla vostra. Dunque, siccome il tempo è lo stesso per fare un giro, ma il vostro giro è più grande allora voi dovrete andare più veloci.
Quindi in un corpo solido la velocità aumenta all'aumentare della distanza dal centro. Ma questo non si osserva nelle galassie a spirale e quindi una galassia a spirale non è un corpo rigido, tanto per cominciare.
Ma andiamo avanti. Cosa fa girare le stelle? La forza di gravità. Quindi una stella ad una certa distanza dal centro galattico deve avere una velocità tale per cui evita di cadere verso il centro e quindi avere la possibilità di continuare il suo moto di rotazione. Però la forza di gravità diminuisce all'aumentare della distanza e quindi uno si aspetta lo stesso per la velocità circolare. Ovvero, se la forza di gravità è minore a grandi distanze dal centro galattico allora una stella può anche "permettersi" di andare più lenta ed evitare di cadere verso il centro (stavolta l'esempio Terra-satellite calza).
Ma come abbiamo detto prima non si osserva un calo nelle velocità bensì si ha che tutte le stelle indipendentemente dalla distanza ruotano alla stessa velocità!
Il mistero dunque si infittisce. L'unica soluzione (per ora!) è che ci sia una componente di materia che non vediamo (eccola là: oscura) tale per cui la forza di gravità generata è costante e così anche la velocità circolare all'aumentare della distanza.
Tutto ciò è stato misurato anche oltre la parte visibile luminosa delle galassie spirali. Infatti nelle spirali vi è anche il gas la cui distribuzione spaziale si estende anche al di là del disco luminoso. Misurando la velocità delle nubi di gas (di idrogeno neutro) si è potuto arrivare a grandi distanze dal centro di una galassia a spirale, dove non ci sono più molte stelle, e il risultato è sempre lo stesso: velocità circolare costante.
Bene, abbiamo dunque a che fare con la materia oscura. Ma non è finita. Perché forse tutto ciò che vi ho detto finora l'avete già sentito da qualche parte. Allora permettetemi di aggiungere qual è il vero cavallo di battaglia della materia oscura: la formazione delle galassie.
Quando si fa una teoria bisogna avere un riscontro dai dati. Dunque se ipotizza un meccanismo che abbia permesso la formazione delle galassie bisogna che quello che vediamo oggi nell'universo sia riprodotto dalle nostre fantastiche teorie.
Immaginiamo che nell'universo ci sia solo materia ordinaria (o barionica, come si suol dire). Come potrebbero essersi formate le galassie? La storia è complicata ma diciamo solo che, nonostante l'universo sia omogeneo e isotropo vi sono tuttavia delle piccole fluttuazioni di densità che poi, con l'espandersi dell'universo, crescono. Per la cronaca, queste fluttuazioni di densità sono spiegate all'interno della teoria dell'inflazione (di cui prima o poi parleremo, tranquilli).
Dunque possiamo pensare che queste fluttuazioni di densità crescano, crescano, crescano...e ad un certo punto collassano per effetto della propria gravità, si raggiunge un'equilibrio idrostatico e nascono le galassie.
Questo è un quadro molto semplificato ma è giusto per darvi un'idea.
Ora ipotizziamo che ci sia solo materia barionica. Gli astrofisici usano questa ipotesi e cosa trovano? Che le cose non tornano! In pratica che la formazione delle galassie è troppo lenta e non si trovano gli oggetti con le masse che osserviamo oggi.
Le cose cambiano parecchio se invece si inserisce la materia oscura. Vediamo molto brevemente perché.
Quante volte abbiamo sentito parlare della radiazione cosmica di fondo, anche chiamata eco del Big Bang, giusto per usare qualche parolone.

Radiazione cosmica di fondo, dati di Planck (Fonte: http://crd-legacy.lbl.gov)

Ebbene, si tratta di fotoni che ad un certo punto della storia dell'universo sono stati, in un certo senso, liberati. Prima di quel punto essi erano accoppiati (fidatevi, è la parola esatta!) alla materia barionica (in realtà agli elettroni, ma senza elettroni non si potevano avere atomi neutri); accoppiati vuol dire che i fotoni non riescono a viaggiare tranquillamente senza scontrarsi con un elettrone. Questa situazione cambia poiché l'universo si espande e pian piano i fotoni possono viaggiare sempre di più prima di incontrare un elettrone.
Comunque, senza entrare nei dettagli, il punto è che fin quando i barioni sono accoppiati ai fotoni non riescono a collassare e quindi a formare galassie. Perciò, in questo senso la formazione delle galassie è lenta o ritardata.
La materia oscura invece non è accoppiata agli innamoratissimi fotoni e barioni in quanto materia non-collisionale. Perché la materia oscura è non-collisionale? Perché non riusciamo a rivelarla, quindi vuol dire che interagisce poco o niente con il resto dell'universo se non per conto della forza di gravità.
Dunque, se la materia oscura è disaccoppiata allora le fluttuazioni di tale componente possono crescere tranquillamente e ad un certo punto collassare formando i cosiddetti "aloni" di materia oscura.
Al momento del disaccoppiamento tra barioni e fotoni, quest'ultimi viaggiano liberi come abbiamo detto.
I barioni invece, spaesati e impauriti, risentono l'attrazione gravitazione degli aloni e ci cadono dentro, collassano e formano le galassie.
Dunque in un universo senza materia oscura, bisogna attendere, dopo il disaccoppiamento fotoni-barioni, che le fluttuazioni in densità di quest'ultimi crescano fino a collassare. Invece con la vecchia cara materia oscura il processo può avvenire prima perché non bisogna attendere che questo avvenga.
Quello che osserviamo nell'universo è consistente con uno scenario in cui la materia oscura gioca da protagonista.
Ecco, in questo post abbiamo visto che senza materia oscura, per ora non possiamo stare. Non sappiamo cos'è, non sappiamo nulla. Sappiamo che si tratta di qualcosa che interagisce molto poco con le altre componenti dell'universo se non tramite gravità.
Insomma, la caccia è aperta da tempo e della materia oscura proprio non possiamo farne a meno.

P.S. Difficile trovare referenze su questo argomento che non includano formule. Se vi volete cimentare vi consiglio qualsiasi libro di cosmologia. Requisiti: calcolo differenziale, gravità newtoniana, idrodinamica e tanta pazienza. Comunque se avete domande, curiosità o suggerimenti scrivetemi via e-mail o scrivete sulla pagina Google+ o anche su Twitter (@quantizzando).


sabato 25 maggio 2013

Non-scontri galattici




Preparate elmetti, armature e spade: la nostra Via Lattea si scontrerà con la galassia di Andromeda. A dire il vero tutto ciò accadrà tra circa 4 miliardi di anni. E a dire ancora il vero non ci sarà bisogno di alcun elmetto.
Infatti, per quanto strano possa sembrare, non andremo incontro a nessuno scontro tra stelle.
Come mai?
Perché le galassie sono sistemi chiamati non-collisionali. Parafrasando ciò vuol dire la seguente cosa: se provate a calcolare quanto tempo mediamente passa prima che una stella si scontri con un'altra presente nella stessa galassia allora troverete che questo tempo è molto maggiore del tempo di vita dell'universo. Cioè, la probabilità che due stelle in una galassia si scontrino è molto ma molto bassa. Ovviamente quando poi due galassie (quindi due sistemi non-collisionali) si scontrano non possiamo pensare che le cose vadano esattamente nel modo in cui magari ingenuamente pensiamo. E infatti non vi sarà nessuna collisione tra stelle (sempre nel senso che la probabilità é molto bassa).
Se tenete in mente questo fatto e poi ragionate un attimo sul numero di stelle in una galassia (per la nostra Via Lattea circa 100-200 miliardi!) allora potete avere un'idea delle dimensioni in gioco. Enormi!
Se volete, ecco una ricostruzione artistica di quello che, probabilmente, le nostre future generazioni osserveranno.

Fonte: blog.focus.it

E alla fine dello scontro faremo parte di una nuova galassia a cui bisognerà dare il nome (sono aperti i sondaggi, a proposito...).
Dunque come vedete lo scontro tra due galassie non è un fenomeno così intuitivo come potrebbe pensare. Questo non perché la Natura fa i dispetti alle nostre fragili menti, ma semplicemente perché non siamo abituati a guardare le cose dalla giusta prospettiva dell'universo. Quindi, per il futuro, pensiamo fisicamente.


sabato 18 maggio 2013

Percentuali ingannevoli

Come sempre questo post è per stuzzicare la vostra curiosità e in particolare, questa volta, è anche per mettervi in guardia dai troppi numeri e percentuali, spesso citate a sproposito, che si sentono in giro.

Supponiamo che ci siano due concorsi per ottenere alcune posizioni di ricerca. Precisamente abbiamo 13 studenti (5 uomini e 8 donne) che partecipano ad un concorso per diventare ricercatori in Matematica e 13 studenti (8 uomini e 5 donne) che partecipano ad un concorso per diventare ricercatori in Fisica.
Dopo che il concorso si è svolto vengono pubblicati i risultati. Per il concorso in Matematica sono risultati vincitori 4 uomini e 6 donne. Ovvero, nella fattispecie, l'80% di uomini e il 75% di donne.
Nel concorso in Fisica risultano vincenti 2 uomini e 1 donna, ovvero il 25% di uomini e il 20% di donne.
Ora se si analizzano i risultati sembrerebbe che gli uomini abbiano avuto più successo ma in realtà, nel totale dei due concorsi, la maggioranza dei vincitori è donna (per la precisione, nell'esempio di sopra, 7 donne e 6 uomini).
Se si leggono solo le percentuali, poiché abbiamo in totale lo stesso numero di donne e uomini, viene da dire che sono gli uomini a prendere più posti di ricerca. Dove nasce questo inganno matematico? Proprio nel voler mettere insieme le percentuali. Infatti, tutti i discorsi sono stati fatti senza tenere conto che vi erano a disposizione più posti di ricerca in Matematica rispetto a quelli disponibili in Fisica (e quindi era più difficile ottenere un posto come ricercatore in Fisica) e senza tenere conto la diversa disposizione in numero degli uomini e delle donne presenti nei due concorsi. Questo è solo un esempio di quello che è chiamato paradosso di Simpson e che spiega chiaramente che quando si parla di percentuali e probabilità bisogna essere chiari e precisi e soprattutto considerare tutti i fattori. Su Wikipedia potete trovare un bell'esempio dove addirittura la conclusione finale è che, se si interpretano male i risultati come abbiamo fatto prima noi, il diploma è la causa della disoccupazione!

Un altro esempio interessante di percentuali ingannevoli provo a fornirlo anche io. Supponiamo di avere un partito politico che alle ultime elezioni ha preso 12 milioni di voti. A causa di una campagna elettorale sotto tono alle nuove elezioni il partito prende 8 milioni di voti.  La sconfitta ha causato la perdita di 4 milioni di voti ovvero una perdita del 30% del consenso.
La volta dopo il partito prende ancora 12 milioni di voti. Gli esponenti sono tutti al settimo cielo e analizzando i risultati delle ultime elezioni parlano di una grande vittoria perché, rispetto alla tornata precedente, hanno guadagnato il 50% di voti (sono passati da 8 a 12 milioni) rispetto al calo del 30% della volta prima.
Ora, dal punto di vista strettamente matematico, hanno pienamente ragione. Ma il punto è che dopo due tornate elettorali si ritrovano sempre con 12 milioni di voti! Quindi chi ascolta "50% di voti in più rispetto al calo del 30% dell'altra volta" magari, siccome non ricorda i numeri di votanti reali, pensa che il partito abbia guadagnato consenso!
Insomma, spesso i conti è meglio farseli da soli.


lunedì 13 maggio 2013

Fotoni in orario

Oggi parleremo del viaggio di un fotone.
Un fotone è un'onda elettromagnetica. Forse dovrei dire "anche", visto che può essere considerato una particella. Ma va bene non ci perdiamo in dettagli.
Comunque sia stiamo parlando di luce e su questo dovremmo essere abbastanza d'accordo.
Ora, non per fare il puntiglioso, ma volevo solo ricordarvi che la luce viaggia alla velocità della luce. Nel vuoto.
Cosa accade se la luce viaggia "in qualcosa"? Ad esempio nell'aria? O nell'acqua? O se passa dall'aria all'acqua?
Bene, queste sono le domande a cui ci piacerebbe rispondere senza utilizzare formule (!).
Per farlo dobbiamo però pur partire da qualche assunzione, da qualche punto fermo. Iniziamo con il dire che considereremo la luce come composta da raggi, cioè da linee, come a dire che i fotoni viaggiano in linea retta (ricordate solo però che questo non vale per un qualsivoglia fotone con una certa lunghezza d'onda).
Inoltre utilizzeremo, nei nostri ragionamenti, un altro ingrediente: il principio di Fermat.
Per capire tale principio supponiamo che il nostro raggio di luce vada dal punto A al punto B. Potremmo chiederci in che modo ci vada. Infatti esistono infiniti modi per andare dal punto A al punto B. Ma la luce ne sceglie uno solo. Possiamo pensare al nostro amico fotone che calcola il tempo che ci vuole a fare ogni percorso possibile; alla fine troverà alcune traiettorie le quali tra loro presentano una differenza di tempo impiegato estremamente piccola, praticamente nulla. Ed è lì che si muoverà il fotone.
In principio non è detto che questa traiettoria sia corrispondente a quella per cui il tempo di percorrenza è minimo. Può anche darsi che il tempo di percorrenza sia massimo. Se si ha una traiettoria per cui il tempo di percorrenza è il minimo possibile o il massimo possibile allora accade la seguente cosa: cambiando di poco la traiettoria (partendo da quella di minimo/massimo tempo) allora il tempo impiegato nel compiere la nuova traiettoria sarà pressoché identico al precedente.
Cercherò di essere più chiaro che posso con il prossimo esempio.
Immaginate di trovarvi con la vostra bici a pedalare su e giù per un percorso collinare. E immaginate di avere uno strumento in grado di calcolare la pendenza di ogni tratto di strada che fate.
Quando siete in salita le pendenze aumentano o possono essere costanti. Poi, un altro piccolo sforzo, ecco che arrivate in cima; in questo punto la strada spiana e la pendenza è zero. Ma come potete immaginare non si tratta di una cosa improvvisa e isolata: vi è un piccolo pezzettino in cui pian piano la pendenza comincia a diminuire fino ad arrivare a zero. Dopo ciò inizia la discesa e la strada riprende ad essere ripida. Però avrete potuto sperimentare un piccolo pezzo di strada in cui la pendenza era praticamente prossima a zero e addirittura zero nel punto in cima! La stessa cosa accade in discesa, quando in prossimità del punto più basso finalmente potete rilassare i vostri freni (a meno che non siate stati degli spericolati lungo la discesa!) perché la strada spiana per un breve tratto prima, magari, di ricominciare a salire di nuovo per un'altra collina.
Come avete capito da questo breve racconto, non solo voi ma anche i fotoni amano i punti di massimo e minimo. Voi riguardo la pendenza, i fotoni riguardo al tempo impiegato; ma il concetto è lo stesso.
Dunque per calcolare la traiettoria vera del raggio di luce partiamo da una traiettoria e calcoliamo il tempo di percorrenza. Poi lo facciamo per la traiettoria più vicina e così via per tutte. Quando troviamo quella traiettoria per cui il tempo di percorrenza non cambia significativamente quando calcoliamo tale tempo per le traiettorie vicine, allora abbiamo trovato quello che cercavamo.
Proprio come il ciclista pedala sulla strada alla ricerca della fine della salita o della discesa, lo stesso fanno i raggi di luce, ma con i tempi di percorrenza.
Ricordate, dunque: i fotoni non amano perdere tempo!
Ora vediamo una applicazione di tutto ciò.
Abbiamo un raggio di luce che deve andare da un punto ad un altro. Quale strada prende? Per quanto detto finora, o la più breve o la più lunga (di tempo). Siccome possiamo allungare il tempo di percorrenza a piacimento con qualunque deviazione immaginabile, ci rimane solo la strada di tempo minimo: una linea retta.

Fonte: http://www.csicop.org

Questo vale sia che il raggio di luce si muova nel vuoto o in una sostanza come ad esempio l'aria. Allora qual è la differenza? Che ci crediate o no, la differenza è la più ovvia: quando un fotone viaggia in una sostanza esso viene rallentato e viaggia ad una velocità minore di quella della luce nel vuoto.
Tutto questo è gestito da un indice chiamato indice di rifrazione. Esso vale uno quando la luce viaggia nel vuoto, mentre è più grande di uno quando la luce viaggia in un altra sostanza.
Più è grande l'indice più lento viaggia il fotone.
E da cosa dipende l'indice? Beh, dipende dal materiale di cui è fatto la sostanza, essenzialmente.
Ora chiediamoci cosa accade quando la luce passa da una sostanza con un certo indice ad un'altra con un indice più alto. Se il raggio di luce è diretto perpendicolarmente alla superficie non accade niente di nuovo, solo il raggio va più lento. Se invece abbiamo che il raggio di luce entra nella nuova superficie con una certa inclinazione allora accade la seguente cosa (vista anche dal punto di vista ondulatorio visto che un fotone è un'onda elettromagnetica):

Fonte: Wikipedia

Il raggio di luce cambia direzione!
Perché questo? La risposta è ancora: il principio di Fermat. 
Quindi il nostro raggio non va da P a Q direttamente perché quello non è il percorso di minimo (o massimo) tempo di percorrenza. Senza entrare nei dettagli, il percorso fatto dal fotone in accordo con il principio di Fermat è quello mostrato nella figura qui sopra.
Un'ultima cosa ora prima di concludere: perché la luce rallenta quando viaggia in una sostanza?

La risposta è legata alla natura ondulatoria della luce. Infatti le sostanze sono fatte di atomi in cui vi sono gli elettroni, cioè particelle cariche che dunque interagiscono con le onde elettromagnetiche. L'onda originaria accelera gli elettroni che quindi a loro volta emettono onde elettromagnetiche con la stessa frequenza. Queste onde prodotte dagli elettroni però magari sono leggermente sfasate rispetto all'onda originaria; cioè le creste e i ventri delle onde non coincidono con l'onda originaria. Il risultato finale è che la somma di tutte queste onde crea un'onda con la stessa frequenza di quella originaria ma con una lunghezza d'onda minore. Ora, siccome frequenza moltiplicato lunghezza d'onda fornisce la velocità di un'onda, dato che la frequenza non cambia ma la lunghezza d'onda della nuova onda è minore di quella dell'onda originaria. L'effetto finale è un cambio di direzione, come potete osservare nella seguente animazione:

Fonte: Wikipedia
Dunque, in questo post abbiamo dunque visto le seguenti cose: 
1) La luce non viaggia a caso ma segue traiettorie che soddisfano il principio di Fermat;
2) La luce viaggia alla velocità nella luce nel vuoto ma è più lenta quando viaggia in altri materiali.
Vi sono anche fenomeni collegati al valore dell'indice di rifrazione più piccoli di uno o addirittura negativi; magari ne parleremo un'altra volta.
Come al solito in questo blog, l'idea è di stuzzicare la vostra mente a notare fenomeni che magari capitano tutti i giorni sotto i vostri occhi; la natura aspetta solo di essere esplorata.


sabato 11 maggio 2013

Campi magnetici ovunque

Molto spesso si sente parlare di campo magnetico di qualcosa. Ottimo! Vuol dire che si sta dicendo qualcosa che riguarda la fisica. Il punto però è capire innanzitutto cos'è un campo magnetico e magari in secondo luogo capire (o perlomeno provarci) quanto sono intensi i campi magnetici che ci circondano.
Partiamo dal principio.
Supponiamo di avere una particella. Tra le diverse quantità che caratterizzano una particella ce n'è una chiamata carica. Questa quantità può essere positiva o negativa ma anche nulla (in quel caso si dice che la particella è neutra). Supponiamo dunque che la nostra particella abbia una carica diversa da zero.
In questo caso possiamo dire che la nostra particella genera un campo elettrico; in parole poverissime vuol dire che due particelle cariche interagiscono tra loro a seconda dell'intensità di questo campo. L'effetto finale è che particelle con cariche dello stesso segno si respingono mentre particelle con cariche di segno opposto si attraggono. E va bene, sono sicuro che lo sapevate già. Era solo un ripasso.
Finora però non abbiamo considerato un particolare molto importante: ma la nostra particella è ferma o si muove? Ora attenzione: noi siamo gli osservatori. Immaginiamo di vedere, dal nostro punto di vista,  la nostra particella muoversi con una certa velocità costante; dunque noi possiamo sempre pensare di (perdonatemi, passatemi la prossima espressione!) metterci a cavallo della particella. In questo caso, viaggiando insieme alla particella, in pratica, da questo punto di vista, vediamo la particella ferma.
Se tutto ciò vi sembra una cosa banale, allora sentite qua.
Quello che accade è che una particella carica (sottolineo, carica!) genera un campo magnetico quando si muove. Dunque ora torniamo a ciò che dicevamo prima: quando vediamo la particella carica sfrecciare dovremmo misurare sia un campo elettrico (che c'è perché la particella è carica) sia un campo magnetico (perché la carica si muove). Ma se ci mettiamo a cavallo? La particella appare ferma: non misuriamo più alcun campo magnetico! O caspita.
Questo ci mostra che il campo elettrico e il campo magnetico sono intimamente collegati tra loro e per questo si parla di campo elettromagnetico. Questa storia del sistema di riferimento è perfettamente integrata all'interno della teoria della Relatività.
La cosa, comunque, è leggermente più complicata di così. Il campo elettromagnetico è descritto da un insieme di equazioni (che non scriverò!) chiamate equazioni di Maxwell (James Clerk Maxwell per essere precisi). Queste equazioni ci dicono come funziona il campo elettromagnetico. In particolare, sono quattro e ci dicono:
1) Il campo elettrico è generato dalle cariche elettriche che possono essere positive o negative;
2) Un campo magnetico che varia nel tempo genera un campo elettrico;
3) Un campo elettrico che varia nel tempo e/o una corrente elettrica (cioè cariche in moto) generano un campo magnetico;
4) Non esistono cariche magnetiche isolate.
L'ultima affermazione è molto curiosa. Infatti se prendete due calamite sapete tutti che vi è il polo nord è il polo sud magnetico. Quindi se avvicinate due poli nord le calamite si respingono mentre se avvicinate due poli differenti (nord-sud) le due calamite si avvicineranno.
Ma provate a spezzare una calamita. Pensate di dividere il polo nord dal polo sud? Invece no! Avrete due calamite ognuna con la coppia polo nord e polo sud. Come mai? Perché non esistono cariche magnetiche isolate, come dice il buon vecchio Maxwell.

James Clerk Maxwell (13 Giugno 1831 - 5 Novembre 1879)

Sì, va bene. Ma questi campi magnetici sono ovunque. Calamite per frigorifero, galassie, campo magnetico terrestre, la risonanza magnetica, etc etc. Sarebbe ora di capire quanto è forte un campo magnetico in ognuno di questi casi. Dunque vediamo: l'unità di misura del campo magnetico è il Gauss (se usate il sistema di misura c.g.s) o il Tesla (se usate il sistema internazionale). Da buon studente di astrofisica vi presenterò un po' di numeri in Gauss; ma non ha importanza perché quello che bisogna capire è il rapporto che c'è tra le intensità dei campi magnetici in vari contesti.
Per i pignoli, comunque, un Tesla sono 10 mila Gauss.
Partiamo dal basso. Il nostro cervello è un insieme di cariche che sfrecciano per farci essere intelligenti. Il campo magnetico generato è qualcosa come un centimilionesimo di Gauss.
La nostra galassia ha un campo magnetico. Quanto è intenso? Cento volte più di quello del nostro cervello, quindi un milionesimo di Gauss.
Ma veniamo al pianeta Terra. Anche se non è perfettamente chiara l'origine di tale campo magnetico (ma vi sono comunque alcune teorie) in questo caso abbiamo una misura di 0.1 Gauss.
Le meravigliose (per alcuni) calamite da frigo danno una misura di 100 Gauss, mentre le famigerate e celeberrime macchie solari forniscono 1000 Gauss.
Un gradino più sopra troviamo l'apparecchio della risonanza magnetica con diecimila Gauss.
E, per finire, esageriamo.
Una stella di neutroni può arrivare ad avere un campo magnetico pazzesco. Parliamo di un numero come mille miliardi di Gauss! L'avevo detto che avremmo esagerato.
Ecco, questa piccola lista era solo per darvi un'idea di cosa vuol dire trovare un intenso campo magnetico. Come vedete dipende dal contesto e contrariamente a quello che magari si può pensare non vale la regola del "più grande quindi più forte".
Le particelle che generano campi elettromagnetici comunicano, appunto, tramite onde elettromagnetiche o, se volete, fotoni. Come abbiamo visto già, le onde possono avere diverse frequenze. Dico questo per dirvi che quando si parla di inquinamento elettromagnetico non bisogna soltanto considerare l'intensità del campo ma anche la frequenza delle onde elettromagnetiche (qualche altra informazione la trovate qui).
Insomma i campi elettromagnetici sono ovunque.
Se vedete una particella carica in movimento non sta facendo jogging: sta generando un campo magnetico.

giovedì 9 maggio 2013

Un romantico momento (angolare)

La vignetta che vi sto per proporre (tratta dal sito http://xkcd.com/) potrebbe, a prima vista, apparire molto strana e senza senso. Spero che alla fine di questo post sia tutto più chiaro. Comunque ecco la vignetta che fa iniziare il nostro racconto:


Iniziamo dalle traduzioni. Il ragazzo sul letto chiede alla propria ragazza: "Che stai facendo?". Lei risponde: "Sto ruotando in senso anti-orario. Ogni volta che compio un giro rubo momento angolare al pianeta in modo tale da rallentare la sua rotazione giusto un pochino da permettere di allungare la notte, respingendo l'alba, per darmi ancora un attimo in più qui con te".

Che cosa romantica!

Ovviamente bisogna spiegarla sennò non si capisce niente e la ragazza viene data per pazza!
Ci proviamo in questo post e in questo blog, senza usare formule matematiche che, in questo caso sarebbero molto utili; ma d'altra parte è proprio per questo (spero!) che dedicate qualche momento della vostra giornata alla lettura di Quantizzando.
Come sicuramente avrete già capito il punto centrale è la grandezza chiamata momento angolare.
Cos'è? A cosa serve? Possiamo pensare ad un qualcosa analogo dell'energia (nel senso che specificheremo tra poco) con la differenza che il momento angolare non rappresenta un numero, bensì una terna di numeri, ognuno per ogni direzione spaziale (nel caso di un mondo tridimensionale ovviamente); in parole povere il momento angolare è una freccia in una certa direzione che punta in un certo verso e con una qualche lunghezza. Ebbene, anche qui come l'energia, se il sistema è isolato abbiamo che il momento angolare (dunque questa freccia) si conserva, ovvero non cambia direzione, verso e lunghezza al cambiare delle condizioni del sistema (isolato).
Il momento angolare è una quantità legata all'isotropia dello spazio; vuol dire che una rotazione delle coordinate del sistema non modifica la dinamica dello stesso. Cioè abbiamo un sistema che è uguale in tutte le direzioni. Allora abbiamo che il momento angolare che si conserva.
Com'è possibile? Vediamo cosa accade se il sistema non è isolato. In questo caso vi è una qualche forza esterna agente sul sistema. Dunque le particelle del sistema risentono l'azione di questa forza e, siccome per la prima legge di Newton forza vuol dire accelerazione lungo la direzione della forza, ecco che spunta fuori una direzione privilegiata che spezza la caratteristica di isotropia.
Possiamo pensare alla forza esterna come ad una specie di guastafeste che rovina l'atmosfera di pace del sistema isolato.
Dunque cosa ci dice il momento angolare? Per calcolarlo occorre sapere come sono distribuite spazialmente le particelle di un sistema e inoltre bisogna conoscere la loro velocità. Quindi possiamo pensare al momento angolare come ad una specie di indicatore dell'importanza delle particelle nella dinamica del sistema nel suo complesso. Tra poco faremo qualche esempio.
Prima però una cosa importante. Abbiamo detto che il momento angolare dipende dalla massa, posizione e velocità delle particelle. Poi abbiamo detto che in un sistema isolato il momento angolare rimane costante quando cambia la situazione interna del sistema senza l'intervento di forze esterne. Ora, supponendo che le massa delle particelle non cambi mai allora vuol dire che, per mantenere costante il momento angolare, vi sarà una qualche modifica dei valori di raggio e velocità delle particelle quando cambiano le condizioni interne.
Ora ecco l'esempio.
Poiché abbiamo detto che la conservazione del momento angolare è legata all'invarianza del sistema sotto l'effetto di una rotazione, allora considereremo il caso di un oggetto che ruota.
Guardiamo dunque alla Luna che cade attorno alla Terra. Come sappiamo, cadendo la Luna alla fine dei conti ruota attorno al nostro pianeta. Una volta misurato massa, posizione e velocità della Luna ecco che abbiamo il nostro momento angolare.
Ora, poiché l'unica forza in gioco è la gravità che, in questo caso, è una forza interna al sistema, allora se immaginiamo di cambiare le condizioni interne si deve comunque avere che il momento angolare si conserva.
Immaginiamo dunque di avvicinare la Luna alla Terra. Come abbiamo detto, dal punto di vista del momento angolare non cambia nulla, poiché esso è costante. Tuttavia, se la Luna si trova ad una distanza minore dalla Terra allora la forza di gravità sarà più forte di prima e dunque la Luna dovrà girare più veloce per evitare di cadere sulla Terra!
Questo è un risultato generale. Se il momento angolare si conserva e diminuisce il raggio allora deve aumentare la velocità. E viceversa.
A questo punto potete capire le dinamiche di una pattinatrice sul ghiaccio. Quando chiude le braccia diminuisce i raggi delle particelle del corpo e quindi aumenta la velocità. E, di nuovo, viceversa.
Questa storia del momento angolare che si conserva, dei raggi e delle velocità è qualcosa di assolutamente fantastico! E può anche essere complicata maggiormente.
Supponiamo che voi siete seduti su di una sedia con delle ruote e in mano avete una ruota di bicicletta. Immaginate di far ruotare la ruota orizzontalmente (parallela al terreno), per esempio in senso orario. Ad un certo punto vi siete stancati e decidete di capovolgere la ruota in modo da vederla ruotare in senso antiorario. Cosa accade al momento angolare? Se cambiamo il senso di rotazione allora vuol dire che le velocità delle particelle della ruota hanno cambiato verso. Di conseguenza anche il momento angolare dovuto alla rotazione della ruota ha cambiato verso. Un attimo! Ma il sistema è isolato, quindi il momento angolare si deve conservare!
Infatti quello che accade è che la vostra sedia su cui comodamente riposate inizia a ruotare nel senso opposto a quello della ruota di bici, quel tanto che serve per controbilanciare il vostro cambio di rotazione della ruota e conservare il momento angolare. Così la freccia dovuta alla rotazione della ruota si somma a quella dovuta alla rotazione della sedia e il risultato finale è di nuovo la freccia momento angolare iniziale!

Ruota, sedia e momento angolare: illustrazione delle frecce (Fonte: http://img.sparknotes.com).


Dunque il capovolgere la ruota ha permesso la rotazione della sedia nel senso opposto a quello di rotazione della ruota di bici: sensazionale!
Ora veniamo alla nostra vignetta. La Terra ruota su stessa, lo sappiamo. Poi ci siamo noi che possiamo definirci particelle della Terra. Supponendo tutte le possibili ottimali condizioni e combinazioni di latitudine e altro, l'idea della vignetta è molto semplice da capire dopo tutto quello che abbiamo detto. Se la Terra ruota per esempio in senso orario allora ruotando una parte del sistema (in questo caso la ragazza) in senso antiorario, a causa della conservazione del momento angolare (essendo la Terra che ruota su stessa un sistema isolato), dovrebbe causare un rallentamento della rotazione terrestre perfettamente compensato dalla rotazione della ragazza.
Questo non accade, ovviamente, in primo luogo perché si tratta solo di una persona che lo fa. Inoltre probabilmente non ne varrà mai la pena, anche solo per il mal di testa che il roteare provocherebbe alla ragazza!
Però la bellezza di questa vignetta è la sua capacità di rendere romantica anche la conservazione del momento angolare e per questo motivo bisognava parlarne.
Ricapitoliamo: quando un sistema è isolato non è detto che dentro tale sistema non possano avvenire fenomeni fisici. Ma, proprio perché il sistema è isolato, tali fenomeni non possono avvenire arbitrariamente ma devono rispettare alcuni parametri dettati dalle caratteristiche del sistema stesso. O meglio, il loro nome è "integrali primi del moto". Abbiamo visto già l'energia (qui) e in questo post il momento angolare. Non sono strumenti incomprensibili o magici; si tratta di quantità in grado di spiegarci cosa un sistema (isolato) può o non può fare in accordo con le leggi della fisica.



lunedì 6 maggio 2013

Alcuni credono sia piatta

Questo sembrerebbe un post superfluo ma a quanto pare c'è ancora qualcuno che crede che la Terra sia piatta.
Come faccio a dirlo? Qualche giorno fa ha colpito la mia attenzione un articolo scientifico (ecco il link: http://arxiv.org/pdf/1305.0393.pdf) in cui l'autore presenta solo come esercizio pedagogico l'analisi di un modello di Terra piatta. Ma non è questo il punto. Il punto è che, come viene riportato nell'articolo, "Few people still believe that the Earth is flat or is hollow" (Alcune persone ancora credono che la Terra sia piatta o cava).
Allora ho fatto una piccola ricerca rapida. E ho trovato questo: il sito della Flat Earth Society.
Il mio consiglio è il seguente: se avete avuto una giornata stressante, se siete stanchi e volete qualcosa che vi tiri su di morale allora mettete questo sito tra i preferiti che non si sa mai. Anzi, suggerisco di mettere tra i preferiti la pagina delle FAQs (Frequently Asked Questions) del sito stesso.
Come fare a divertirsi? Ecco qualche esempio.
La prima FAQ dice: si tratta di uno scherzo? La risposta eloquente è: "questo sito non è uno scherzo; promuoviamo attivamente il movimento per la Terra piatta in giro per il mondo". Già parecchie risate finora. Ma la parte conclusiva è: "ammettiamo che esistono parecchi che si propongono di affermare che la Terra è piatta in maniera scherzosa. Ma sono abbastanza facili da identificare".
Il post potrebbe concludersi qui. Lascio a voi il divertimento di proseguire la lettura...anzi no! Devo assolutamente parlarvi delle ultime tre domande (nella sezione "Geografia e Fisica"!)
Nella prima si chiede come si spiega il moto del Sole. E qui i ragazzi della società hanno ragione da vendere: nel modello Terra piatta il moto del Sole si spiega molto facilmente come il moto del Sole che gira attorno alla Terra. Peccato che sia sbagliato!
Infatti le stagioni sono dovute all'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano in cui la Terra compie il suo moto di rivoluzione attorno al Sole. Eh già, perché la Terra ruota (anzi, cade) intorno al Sole a causa dell'interazione gravitazionale.
Ma del resto, come si può leggere nella FAQ successiva, per i membri di questa società la gravità...non esiste! E allora come si spiegano la caduta della mela? Con una cosa fantascientifica: in pratica secondo loro la Terra è accelerata verso l'alto per un tempo infinito! E chi causa questa accelerazione? Secondo i nostri eroi la causa è l'energia oscura o una cosa chiamata vento etereo.
La fantasia non manca in questa società, come potete vedere!
Ma, dulcis in fundo, come pensano sia fatta la Terra? Ecco qua:

La Terra Piatta! (Fonte: http://theflatearthsociety.org/)

Dunque secondo loro ai confini della Terra piatta vi è semplicemente ghiaccio; o meglio, ciò che noi, poveri illusi che la Terra sia tonda, chiamiamo Antartide. Questo dovrebbe essere il modo in cui gli oceani evitano di traboccare nello spazio: il ghiaccio li confina a restare sulla Terra.
Io lo so cosa vi state chiedendo: ma non si rendono conto che magari si può andare a vedere se davvero ci sono i ghiacci alla fine del mondo? Ecco la loro risposta: "Questo muro di ghiaccio è ciò che gli esploratori hanno chiamato Antartide. La Flat Earth Society è molto interessata a scoprire cosa ci sia oltre tale muro di ghiaccio. Per quanto ne sappiamo, possiamo dire che nessuno è stato in grado di attraversare il muro di ghiaccio e tornare indietro a raccontare il loro viaggio". Geni!

Bene, dai ci siamo fatti due risate. Ho scritto questo post non per prendermi gioco della Flat Earth Society ma piuttosto per porre all'attenzione di tutti l'esistenza di questa società.
Il fatto che questa società esista o che comunque sia esistita fino a qualche anno fa è letteralmente un attentato culturale su scala mondiale. Infatti qui si tratta di negare secoli di studi, di ricerca, di avanzamento del modo di fare scienza. Voglio dire, la scienza segue il metodo scientifico;  con tale metodo sappiamo che una teoria non potrà mai essere confermata ma solo, casomai, rifiutata. Ora, un modello di Terra Piatta non si accorda, ma solo per fare un esempio tra milioni, con il fatto che viviamo in un sistema Solare con una stella, il Sole, in cui la forza di gravità è essenziale all'equilibrio interno degli strati solari. Per non parlare poi di tutte le prove visive del fatto che la Terra sia tonda. Insomma, il metodo scientifico ci dice che la Terra non è sicuramente piatta. L'esistenza di un gruppo di persone che nega il metodo scientifico è, al giorno d'oggi, assurda e probabilmente è causata dal fatto che, in generale, le parole, la dialettica, l'arte oratoria hanno perso il loro valore. Ma vabbè.
Vi lascio con un'immagine vera della Terra:
Fonte: http://www.nasa.gov/


sabato 4 maggio 2013

Pioggia: meglio correre o camminare?

Premetto, questo è un post-relax per il weekend e inoltre è un post-scaccia-brutto-tempo!

Si tratta di una delle domande più importanti della storia umana, probabilmente. Di quelle che viene sempre fuori quando vi trovate a parlare con un gruppo di amici. Ovviamente stiamo scherzando!
Comunque se volete conoscere la risposta ecco un video fantastico creato da Minute Physics (potete mettere i sottotitoli in italiano, se volete):


In soldoni, la situazione è la seguente. Assumiamo innanzitutto che la quantità di pioggia che cade ogni secondo per unità di superficie sia sempre la stessa (caso ideale ovviamente). Dunque la quantità che vi colpisce ogni secondo quando siete fermi è una quantità costante.
Per quanto riguarda la pioggia che vi colpisce di lato, considerando le assunzioni fatte finora, si ottiene che la quantità che vi beccate per ogni metro che percorrete in avanti è anch'essa costante (e l'esempio della spalatrice di neve nel video parla da solo).
Dunque, se volete andare dalla fermata del bus (che vi ha appena scaricato) fino a casa, dovrete tener conto dell'acqua che vi cade sulla testa e di quella che vi colpisce di lato. La prima quantità è uguale per ogni secondo che spendete sotto la pioggia mentre la seconda è costante per ogni metro che percorrete.
Ora, siccome la distanza tra la fermata del bus e casa vostra non la potete cambiare, l'unica variabile su cui potete agire è il tempo di percorrenza. Dunque se volete minimizzare la quantità d'acqua che vi rende bagnati potete solo ridurre il tempo che rimanete fuori, cioè dovete correre!


mercoledì 1 maggio 2013

Un post per l'astrofisica

Questo post è dedicato all'astrofisica e, visto che oggi è il primo di Maggio, anche a tutti quelli che lavorano in questo campo.

Abbiamo già parlato in un altro post della nostra posizione all'interno della nostra galassia, la Via Lattea. Ora è il momento di andare oltre.
La Via Lattea appartiene ad un gruppo di galassie chiamato Gruppo Locale, di cui la nostra è una delle più grandi. Ma tranquilli perché siamo in buona compagnia dato che c'è un'altra grande galassia appartenente al Gruppo Locale: la galassia di Andromeda.
Ma non solo Via Lattea e Andromeda; perciò, prima di andare avanti, ecco una bella foto di Gruppo (è proprio il caso di usare questa parola!):

Il Gruppo Locale (Fonte: http://cfivarese.altervista.org/)

Potete vedere che la Via Lattea e Andromeda dominano lo scenario del Gruppo Locale; inoltre, come vedremo tra un istante, i loro destini sono strettamente legati.
Ma dobbiamo tornare un attimo ad Andromeda ora.
La galassia di Andromeda è una galassia molto importante. Perché? Perché è l'oggetto più distante che riusciamo a vedere ad occhio nudo.
Incredibile: il nostro occhio, sul balcone di casa, è in grado di vedere un'altra galassia come quella in cui ci troviamo! Pensateci bene.
Supposto che vi troviate nel periodo dell'anno tale per cui Andromeda si trova sopra l'orizzonte di notte piuttosto che di giorno, potrete osservare Andromeda come una piccola nuvoletta nel cielo.
Inoltre, Andromeda non è un oggetto piccolo. Nella seguente foto potete vedere un paragone tra le dimensioni apparenti della Luna piena e la galassia di Andromeda sulla volta celeste:

Dimensioni apparenti di Andromeda e della Luna a confronto (Fonte: http://www.maury.it/)

Come mai ad occhio nudo non vediamo Andromeda come nella foto qui sopra? A causa della distanza. Questo è un fatto generale: infatti il flusso di fotoni, ovvero i fotoni emessi ogni secondo per metro quadrato, diminuisce all'aumentare del quadrato della distanza. Per convincervi fermamente di ciò vi propongo di vedere la prossima figura; come potete vedere la densità dei fotoni nelle varie celle diminuisce all'aumentare della distanza.

La luminosità di un oggetto non cambia ma il flusso dipende dalla distanza alla cui si osserva l'oggetto (Fonte: http://galacticfool.com/)

Dopotutto Andromeda dista da noi ben 2 milioni e mezzo di anni luce.
Bene, rileggete l'ultimo rigo. Fatto? Allora ripetetelo ad alta voce perché si tratta di una distanza assolutamente enorme!
Il fatto che la galassia di Andromeda sia così distante significa che la luce proveniente da quelle parti impiega due milioni e mezzo di anni per arrivare al nostro occhio sul balcone di casa. Dunque, oltre ad osservare un'immagine fioca, noi vediamo la galassia di Andromeda com'era due milioni e mezzo di anni fa e non com'è attualmente. Che dire, penso che nessuno di noi fosse nato all'epoca!
Ciò ci permette di capire come gli astrofisici usino l'universo come una macchina del tempo. Più l'oggetto osservato è lontano, più è distante, più tempo impiega la luce a giungere da noi, più viene osservato nel passato!
Se ci pensate bene vi rendete conto di quanto sia straordinaria questa cosa. Gli astrofisici possono osservare le galassie a differenti epoche dell'universo e, studiandone le proprietà, provare a capire come si possano essere formate e dunque evolute nel tempo. Si tratta di un eufemismo dire che questo compito è arduo, ma gli scienziati ci provano.
Dai vari studi sembra emergere uno scenario in cui agli albori dell'universo si siano formati oggetti più piccoli che unendosi hanno dato vita via via a strutture più grandi. Come è possibile ciò? Grazie alle collisioni tra galassie, il cosiddetto "galaxy merging".
Addirittura è stato stimato dai dati relativi ad Andromeda e alla Via Lattea che, non subito, ma tra qualche miliardo di anni anche le due galassie collideranno e si uniranno per formare un oggetto più grande.
Già vedo sui vostri volti la delusione causata dal tempo tiranno che non vi permetterà di assistere allo spettacolo...per fortuna esistono le simulazioni al computer allora!
Dunque armiamoci di patatine, pop-corn, bibite varie e godiamoci lo spettacolo con questo video (purtroppo non è in 3D spero mi perdoniate!): 



Una danza galattica, direi! Pazzesco ma come potete vedere siamo in grado di prevedere quello che accadrà tra qualche miliardo di anni.
Se vi aspettate però uno spettacolo pirotecnico allora rimarrete delusi: niente collisioni tra stelle. Infatti le distanze tra stelle sono così enormi che già all'interno di una galassia è altamente improbabile avere uno scontro. Lo stesso, tuttavia, vale quando c'è un incontro ravvicinato tra galassie.
Quindi tra qualche miliardo di anni faremo parte di una nuova grande galassia di cui non oso immaginare il nome!

Siamo arrivati ai confini del Gruppo Locale con questo post, ma possiamo andare anche oltre ed è proprio questo che fanno gli astrofisici: allargano l'orizzonte delle nostre vedute riguardo la realtà dell'universo di cui conosciamo davvero poco.
Comunque, come dicevo in apertura, questo post è volutamente molto leggero perché l'obiettivo non è spiegarvi come funzionano gli scontri tra galassie bensì l'obiettivo è destare in voi la meraviglia.
Già, perché spesso sentiamo notizie di astrofisica in televisione ma altrettanto spesso fermiamo le nostre azioni solo per sentire se è stata trovata vita su Marte o su un altro pianeta.
E invece no, l'astronomia non è solo questo (anche se la ricerca di vita extraterrestre è un obiettivo molto importante). Viviamo in un universo che si espande, accelera, forma stelle, galassie, ammassi di galassie, contiene materia e energia oscura e chi più ne ha più ne metta.
Ma sapete qual è la cosa davvero meravigliosa? Che, come dicevamo prima, gli esseri umani, magari partendo dal balcone di casa, ma comunque da questo infinitesimo luogo qual è il nostro pianeta, riescano a studiare, misurare, teorizzare oggetti come le galassie ed eventi come le collisioni tra galassie, semplicemente con l'ingegno e con gli strumenti che tale ingegno permette di costruire. Mettendocela tutta, gli astrofisici misurano le proprietà delle stelle nella Via Lattea e le caratteristiche delle altre galassie; poi riescono a guardare indietro nel tempo; analizzano la luce studiando lo spettro proveniente dalle galassie e dalle stelle. E potrei andare ancora avanti.
La mente umana ha sviluppato finora tutto ciò che poteva fare per giungere ad una comprensione sempre maggiore dell'universo in cui ci troviamo.
Come abbiamo visto, senza bisogno di andare nello spazio, gli astrofisici con l'ausilio delle leggi della fisica, sono stati in grado di ricostruire la nostra posizione nell'universo e persino capire il destino comune della nostra galassia e di Andromeda, nonostante le distanze in gioco siano enormi.
Che ci piaccia o no dunque facciamo parte di un sistema fisico più grande del nostro appartamento o della nostra città. E la cosa assolutamente fantastica è che l'universo può essere studiato e osservato senza necessariamente spingersi nelle profondità del cosmo.
Purtroppo la ricerca in Italia spesso è bistrattata e ogni tanto ci sono tagli ai fondi disponibili. Ciò degenera in accorpamenti tra vari istituti, meno borse di studio, meno posizioni disponibili. Eppure a volte si fa di tutto pur di continuare a fare ricerca, come sentiamo o leggiamo spesso dai mezzi d'informazione.
L'astrofisico è spinto dalla pura curiosità. Tale curiosità si trasforma in domande, spesso assillanti, altrettanto spesso senza risposta.
Senza dubbio, questa è una straordinaria avventura di conoscenza e di esplorazione.

Buon Primo Maggio!