sabato 31 maggio 2014

La caduta dell'uovo

Ci ho provato un'altra volta ed ecco il secondo video di Quantizzando. Stavolta l'esperimento riguarda l'aria e la sua forza.
Infatti l'aria è indispensabile per la sopravvivenza del genere umano e anche dal punto di vista fisico ha delle belle proprietà. In particolare l'aria ha un peso (che è una forza) e quindi si può sfruttare questa forza per scopi pratici (in realtà nel video si parla di pressione che sarebbe la forza applicata su di una superficie).
Per esempio grazie alla forza dell'aria si riescono a far volare gli aerei, tanto per dirne una importante di cosa. Nel video che vi propongo ovviamente faremo qualcosa di più futile ma non per questo penso sia meno istruttivo. Buona visione e che la forza (dell'aria!) sia con voi!





venerdì 30 maggio 2014

LOLA e Vincent

Apparentemente, a prima sguardo, questa immagine sembra davvero un quadro di Van Gogh.

Bellissimo, vero? In realtà non è un quadro, però, ma una foto della Luna!
Sembra incredibile ma é così e adesso vedremo anche perché.
Cominciamo dall'inizio. Questa immagine, insieme ad altre quattro, fanno parte di una specie di concorso indetto in occasione del quinto anniversario della missione LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) che orbita attorno al nostro satellite. Potete trovare tutti i dettagli sul sito web dedicato: The Moon As Art.

Ma ora torniamo all'immagine che somiglia ad un quadro di Vincent Van Gogh. 
LRO ha a bordo uno strumento chiamato LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter) che in pratica é un laser che manda impulsi elettromagnetici sulla superficie lunare. A seconda del tempo che questi impulsi impiegano per tornare indietro è possibile studiare l'altimetria e quindi la forma della Luna. Per esempio, meno tempo impiegano più é alta la superficie lunare in quel punto. 

Come vedete a volte si riescono a fare cose a prima vista impossibili, come misurare l'altezza di una montagna sulla Luna o la profondità di un cratere, con delle idee davvero immediate da capire.
Semplice, bello e, a quanto pare, artistico!



mercoledì 28 maggio 2014

Black-out dell'universo

L'universo a quanto pare accelera e fin qui nulla di nuovo pur essendo la notizia stupefacente se solo ci soffermiamo un attimo sopra a pensarci. Hanno dato anche un premio Nobel per questo a coloro che hanno fatto questa super-mega-(extra)galattica scoperta.

Sì, però non è che l'universo si mette ad accelerare così per divertimento, come un bimbo nel parco. Ci sarà pur qualche valida motivazione fisica vero? Sicuramente, anche se per il momento non è ancora chiaro di che si tratti. Potrebbe essere una modifica delle leggi fisiche che guidano la teoria della Relatività Generale tanto quanto potrebbe essere un'extra (scusate se uso di nuovo questo termine) componente dell'universo oltre a materia e radiazione (fotoni, luce per intenderci) chiamata energia oscura, perché non si sa ancora che roba è.

Mentre la comunità scientifica impazzisce per questa componente misteriosa, sia dal punto di vista teorico che osservativo, noi guardiamo avanti e cerchiamo di capire quali sono le conseguenze di questa accelerazione.

Lo spunto viene da un articolo scientifico di una decina di anni fa in cui viene calcolato e raccontato il futuro dell'astronomia extra-galattica (non ho usato la parola extra a caso finora, avete visto?).

Allora, tenetevi forte: in futuro non vedremo più alcuna galassia in cielo!

(Rigo di pausa per lo stupore!)

Calmi, non accadrà certo domani. E inoltre alcune galassie le vedremo ancora, in particolare quelle gravitazionalmente legate alla nostra Via Lattea.
Le altre galassie pian piano spariranno alla nostra vista e in particolare non le vedremo invecchiare più di tanto (dipende dalla distanza a cui si trovano oggi, comunque).

Dunque, ora proviamo a capire cosa accadrà.
Ripetiamo da capo: l'universo accelera. Certo. Secondo il nostro modello attuale l'accelerazione che sta portando ad un'espansione esponenziale dell'universo è iniziata cioè circa 3 miliardi di anni di fa ed è dovuta ad una componente chiamata Costante Cosmologica, che è appunto un tipo possibile energia oscura e che rappresenta  il 68% circa del contenuto totale dell'universo in cui ci troviamo. Per quanto riguarda i tempi, per confronto pensate che riteniamo che l'universo di anni ne abbia circa 13 miliardi.
Prima dell'inizio dell'espansione esponenziale, la faceva da padrone la materia (che in larga parte è fatta di materia oscura e in piccolissima parte di materia barionica, quella "nostra" insomma) e in quel caso man mano che l'universo si espandeva sempre più galassie diventavano visibili.

Ma da quando comanda la Costante Cosmologica le cose in città sono cambiate. Il futuro è nero, in tutti i sensi. Man mano che le galassie si allontaneranno non solo le vedremo sempre più fioche ma anche non le vedremo invecchiare.
Ovviamente questo è solo quello che osserveremo noi. Le galassie saranno ancora lì ad invecchiare solo che noi non saremo più di grado di osservarle nella loro normale evoluzione.

Ma io sono certo che queste cose, da qualche parte, le avete già sentite. Quello che forse non sapete è il perché. Mi rendo conto che quando si parla di galassie, di oggetti così lontani e così diversi dalle cose quotidiane che possiamo trovare magari quando facciamo la spesa, tutto risulta spesso molto fumoso.
Proviamoci, però.

Il concetto chiave da capire è quello di orizzonte degli eventi. Sono sicuro che queste parole richiameranno alla vostra mente un qualche legame con i buchi neri. Giustissimo, ma in questo caso tratteremo un caso diverso; in particolare, l'applicazione di tale concetto in cosmologia.

Comunque, tranquilli, cercherò di essere breve e diretto.

Immaginiamo di voler mandare un segnale oggi verso qualche parte dell'universo. Domanda: esiste una distanza massima che questo segnale può raggiungere oppure prima o poi tale segnale (magari indebolito) raggiungerà tutti gli angoli dell'universo? Questa è proprio la domanda a cui si può rispondere utilizzando il concetto di orizzonte degli eventi. Questa quantità ci dice proprio fin dove può arrivare nel futuro (a quale distanza, insomma) un segnale che mandiamo oggi dalla Terra.

Adesso: se l'universo è dominato dalla materia (materia oscura + materia barionica) allora questa distanza è infinita. Se l'universo è invece dominato dall'energia oscura...l'orizzonte degli eventi non è infinito ma vive e lotta con noi!

Dunque, detto in parole povere, esiste una distanza limite tale per cui se una galassia si trova oltre tale distanza allora i segnali che ci invierà in futuro non ci raggiungeranno mai.

Quindi alla fine l'universo diventerà buio e ci sarà un super-mega-(extra)galattico black-out!

In pratica, a causa della Costante Cosmologica, siccome l'espansione dell'universo accelerata è esponenziale, quello che accade è le galassie si allontanano da noi troppo velocemente affinché possiamo essere in grado di ricevere segnali da esse ad un certo punto in futuro. E quindi ecco che arriverà il black-out cosmico.

A questo punto potrebbero nascere milioni di domande del tipo: fortunati a vivere in un'era cosmologica in cui possiamo osservare le galassie distanti? Cosa accade se invece non abbiamo capito di cosa è fatto l'universo? Domande legittime, completamente legittime.
Ecco quello che vi posso dire io. Magari non risponderà a tutte le vostre domande ma perlomeno non è un pensiero personale ma scienza.

Questo black-out potrebbe benissimo non avvenire. Infatti, tutto quello che abbiamo detto finora assume che l'energia oscura sia rappresentata dalla cosiddetta Costante Cosmologica, effettivamente una costante che si aggiunge alle equazioni della Relatività Generale.
Comunque, senza entrare nei dettagli, se l'energia oscura non è dovuta a questa Costante Cosmologica allora potrebbe benissimo darsi che magari in futuro possa diminuire significativamente (sempre in tempi scala cosmologici, ovviamente, diciamo qualche decina di miliardi di anni). A quel punto non ci sarebbe più l'espansione di tipo esponenziale. Ci sono alcuni modelli che spiegano le attuali osservazioni di energia oscura senza usare la costante cosmologica. Tuttavia ci sono anche esperimenti che cercano di misurare deviazioni nel passato della densità di energia oscura dal suo attuale valore misurato tramite l'uso delle Supernovae di tipo Ia (per esempio con questo progetto qui: http://snap.lbl.gov/).

Inutile dirlo: insomma dobbiamo ancora capire un mucchio di cose, qua siamo nel campo dei lavori in corso!

Per concludere, il futuro è nero (o almeno per ora così pare). Ricordatevelo ogni volta che alzate lo sguardo al cielo, anche se in realtà le stelle le vedremo, sono le galassie lontane che non riusciremo a vedere. O meglio, i nostri pro-pro-pro-pro...(parecchi "pro)...-pro-pronipoti non riusciranno a vedere.



giovedì 15 maggio 2014

Le idee nella scienza

Le idee nella scienza sono importanti. Avere idee diverse lo è ancora di più. Per chi ancora non fosse convinto di questa cosa, vorrei segnalare un bell'articoletto di poche pagine (in inglese) che ora andrò a riassumere (in italiano, of course). Se volete leggere la versione originale comunque, allora cliccate su questo link.

Capita alcune volte in astronomia che gli astronomi pensino di conoscere la verità anche quando non si ha una forte evidenza da parte dei dati osservativi. Quali sono le conseguenze di ciò? Praticamente vengono fatte le scelte strategiche sbagliate.
Voi direte, che tipo di scelte? Beh, vedete, ci sono dei telescopi in giro e fare delle osservazioni richiede tempo. Oppure ci sono parecchie idee magari per lanciare dei satelliti nello spazio per fare un certo tipo di osservazioni ma bisogna sempre far fronte a costi e tempi delle missioni. Perciò bisogna fare delle scelte (strategiche, appunto). Ora, cosa accade? Accade che a volte la mente degli astronomi ha dei pregiudizi (scientifici, ovviamente). E questo comporta delle scelte strategiche sbagliate.

Vediamo alcuni esempi che la storia ci ha consegnato come riportati nell'articolo citato prima.


  • Nel 1909, Edward Charles Pickering, direttore dell'Osservatorio dell'Università di Harvard dal 1877 al 1919, disse che i telescopi avevano ormai raggiunto le loro dimensioni ottimali e non ci sarebbe stato vantaggio alcuno nell'aumentarne il diametro. Quello che accadde fu che mentre nella East Cost degli USA il pensiero di Pickering era dominante (data la sua posizione influente), nel frattempo nella West Cost si costruiva il telescopio dell'osservatorio di Monte Wilson del diametro di due metri e mezzo. Vi dice niente questo nome? Si tratta del luogo in cui Edwin Hubble fece le sue osservazioni e osservò la famosa legge omonima che riguarda l'espansione dell'universo. E insomma, che dire, ancora oggi si cerca di costruire telescopi sempre più grandi per osservare meglio l'universo.
  • Cecilia Payne-Gaposchkin, nella sua tesi di dottorato interpretando lo spettro della luce proveniente da Sole concluse che l'atmosfera del Sole è composta principalmente di idrogeno. Tuttavia durante la revisione di tale tesi, l'eminente astronomo di Princeton Henry Norris Russell (sì, proprio lui, quello del diagramma H-R di cui abbiamo parlato già su Quantizzando) la convinse ad evitare di dire che la conclusione del suo lavoro fosse quella di un Sole con una composizione differente da quella della Terra, come si riteneva a quel tempo. Oggi sappiamo benissimo che il Sole è prevalentemente composto da idrogeno. Così, tanto per dire che alle volte anche i grandi si inceppano quando si dimenticano che sono i dati osservativi che danno il giudizio finale.
  • David Jewitt all'Università della California (Los Angeles) non riusciva proprio ad ottenere né fondi né tempo di osservazione ad un telescopio per poter tentare di osservare l'ipotetica popolazione di oggetti nella cintura di Kuiper. Oggi sappiamo che questa regione del nostro Sistema Solare, che si trova oltre l'orbita del pianeta Nettuno ma prima della Nube di Oort, è una fascia di asteroidi. Comunque, cosa fece il buon David? Usò fondi e tempo di osservazione al telescopio che avrebbe dovuto utilizzare per altri progetti proprio per cercare di trovare gli oggetti della cintura di Kuiper. E sapete una cosa? Li trovò.
  • Abraham Loeb (che tra l'altro è proprio l'autore dell'articolo che sto riassumendo) racconta che intorno al 1990, durante il suo post-dottorato a Princeton, chiese ad un eminente astronomo di un'altra istituzione accademica (di cui non fa il nome) se per caso da quelle parti consideravano una posizione di lavoro nel campo della cosmologia teorica. La risposta fu: "Potremmo contemplare questa possibilità se solo riuscissimo a convincere noi stessi che la cosmologia sia una scienza". Solo due anni dopo, nel 1992, il satellite COBE misurò per la prima volta anisotropie nella radiazione cosmica di fondo; un'osservazione che appunto apre le porte e conferma parecchie ipotesi nel campo della cosmologia teorica. Per inciso, i principali esponenti del team del satellite vinsero il premio Nobel. Ecco.
  • Nei primi anni 60, un comitato di esperti fu messo insieme dalla NASA per capire se valeva la pena inviare nello spazio un bel telescopio per la rivelazioni di raggi-X (da terra non si può fare a causa dell'atmosfera che blocca tali raggi). Fecero fumare i loro cervelli e conclusero che alla fine non ne valeva proprio la pena poiché le sorgenti di raggi-X, secondo loro, erano solo stelle brillanti. Purtroppo si sbagliarono. Questo portò un ritardo di quasi un decennio dopo il quale la NASA si decise a lanciare il primo telescopio devoto all'astronomia in raggi-X. Il nome del satellite era Uhuru (per inciso, nome che in linguaggio swahili significa libertà, in onore della popolazione del Kenya che permise il lancio dal proprio territorio).

Forse si potrebbe continuare ancora con molti altri esempi, magari anche in altri campi (perdonate la mia preferenza per l'astrofisica) ma credo che il concetto sia chiaro. La scienza è fatta di idee. E alle volte queste idee devono lottare per venire fuori perché, purtroppo, qualche volta gli scienziati si dimenticano che la scienza si fonda sul metodo scientifico. E questo ovviamente è grave e bisogna cercare di fare scienza in modo corretto.

Ma non solo. Come avete potuto notare spesso si è trattato anche di mancanza di fondi per alcuni progetti. Insomma, una questione di soldi. 
Ma investire nella ricerca è importante. Non c'è bisogno di dare spiegazioni sul perché bisogna investire nella ricerca. Non c'è bisogno di un dibattito che spieghi perché sia meglio mettere dei soldi nella ricerca piuttosto che non metterli. Si tratta di noi stessi, del nostro essere umani. Nella nostra esplorazione dell'universo in cui siamo senza sapere perché. 
Se vi trovaste improvvisamente in una casa buia senza finestre, sono sicuro che, anche se aveste tutto il cibo che vi serve, ad un certo punto comincereste a rompere i muri che vi confinano nella vostra non conoscenza di quello che c'è oltre. 
Fare ricerca, porsi domande, cercare risposte, in fondo vuol dire essere semplicemente umani.




giovedì 8 maggio 2014

Prova costume...scientifica

Qualche tempo fa ci siamo occupati su questo blog di coloro che fanno tardi agli appuntamenti  e siamo riusciti a trovare una bella giustificazione scientifica da poter usare come scusa (ovviamente, per il vostro bene è meglio NON fare tardi agli appuntamenti).

Tutto si basava sulla teoria della relatività. Oggi vorrei proporvi un'altra bella scusa da usare. Ovviamente, in questo post si scherza; si tratta giusto di un esempio per mostrarvi alcuni fatti fisici perfettamente logici ma che potrebbero sembrare davvero strani rispetto a quello che accade nella nostra quotidianità.

Bene, detto questo, iniziamo.

Questo è il periodo dell'anno della preoccupazione. Tutti ci preoccupiamo dell'imminente arrivo della celeberrima prova costume! Agghiacciante, come prova la vignetta quaggiù:



Cosa si può fare? Per esempio iniziare ad andare a correre. Una corsetta oggi, una domani e si torna in forma in men che non si dica e si è pronti per sfoggiare un fisico bestiale.

Ma, come dicevo prima, noi siamo qui per cercare delle scuse, ovviamente. Si potrebbe dire che fa ancora freschetto e rischiamo la bronchite oppure che sta per iniziare il Giro d'Italia e il pomeriggio è impegnato per almeno un mese. Poi ci saranno i mondiali di calcio e così via, insomma.

Però, come potete vedere, queste sono le solite scuse. Si tratta di quelle scuse che peggiorano solo le cose quando vengono raccontate ai vostri amici atletici.

Ci vorrebbe qualcosa che distrugge, idealmente ovviamente, qualsiasi velleità di iniziare ad andare a correre. E anche quelle degli amici atletici. Insomma ci vuole una scusa scientifica.

Roba seria, roba forte.
Allora, dai, vado diritto al sodo e la butto là: quando si corre si aumenta di peso.

Cosaaaaa?
Ma dai, che dici, non è proprio possibile! Vi dico che è vero invece se date retta ad Albert Einstein e alla teoria della Relatività.

Quando siete belli fermi sul vostro divano di casa avete una certa massa. E va bene, questo si sapeva. Ora, cosa accade se iniziamo a correre? Acquistiamo una certa velocità. Inoltre sappiamo che esiste un limite alla velocità che possiamo raggiungere e questo limite è la velocità della luce. Quindi cosa accade, vediamo un poco.

Accade che proviamo a spingere il nostro corpo ad andare più veloce. Ogni spinta corrisponde ad un aumento proporzionale della propria velocità. E all'inizio funziona questa cosa. Però man mano che ci avviciniamo a velocità parecchie elevate (nei pressi di quella della luce insomma) le cose non sono più proporzionali.

Spingiamo molto ma la nostra velocità aumenta di pochissimo. Dove va a finire l'energia che usiamo?

Eccolo il punto: va a finire nella massa, poiché, proprio secondo la teoria della Relatività, massa è uguale all'energia (moltiplicata per il quadrato della velocità della luce ma il punto non cambia assolutamente). E dunque, alla fine, più spingiamo il nostro corpo ad andare veloce più massa acquistiamo!

Questo, per spiegarlo con una immagine, è quello che accade (m0 è la nostra massa a riposo, cioè sul divano e c è la velocità della luce).



Bene, questa mi sembra un'ottima scusa per restare seduti sul divano a guardare il Giro d'Italia!

Ovviamente si scherza, l'attività fisica fa parecchio bene alla salute.
Inoltre il fenomeno dell'acquisizione della massa si manifesta solo mentre corriamo. E comunque, alle velocità "umane" l'effetto è praticamente trascurabile. Neanche Usain Bolt riuscirebbe a sentire quest'effetto!

Quindi, spegnete la televisione e andare fare un po' di corsa che fa bene. Basta che non vi mettiate in testa di andare alla velocità della luce e non avrete nessun problema!


domenica 4 maggio 2014

Cioccolata velocissima

Alla fine mi sono dato anche al video. Siate clementi, questa è la prima volta che mi cimento.

Il fatto è che ho trovato questo fantastico (direi sensazionale, ma nel video lo dico troppo spesso forse...) esperimento in rete che coinvolge la cioccolata per poter misurare la velocità della luce e non ho resistito a riprodurlo personalmente.

Già, la cioccolata (che potrete anche mangiare, ovviamente, alla fine).
Basta che abbiate un forno a microonde. Se non lo avete andate dai vicini, ne vale la pena, ve lo assicuro.

Bene, non vi dico più niente. Buona visione con questo primo video di Quantizzando e, cosa dire: spero vi piaccia. Se non il video, almeno l'esperimento (sensazionale!).