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domenica 28 giugno 2015

Il (non) carnevale della fisica #10

con @peppeliberti @Popinga1 @Scientificast @CasolinoMarco @MathisintheAir @Chimicare @marghespa @nereide @mixmic76 @IlaMenca @astrilari @OggiScienza @AstronomicaMens @quantizzando @00Arci @lospaziobianco
Di tutte le ricorrenze che cadono il 28 giugno quella che segnalo nella (inusualmente) breve introduzione al (non) carnevale è l'inaugurazione della prima centrale elettrica dell'Europa continentale in via Santa Radegonda a Milano nel 1883 (la prima europea in assoluto fu quella di Holborn Viaduct a Londra inaugurata l'anno prima). Progettata da Giuseppe Colombo e Giovanni Battista Pirelli, la centrale di Santa Radegonda, costruita e gestita dalla Edison, illuminò quella sera per la prima volta con luce elettrica la Scala dove quella sera andava in scena la prima de "La Gioconda" del Ponchielli. Dettagli storici e tecnici si possono approfondire sull'articolo di Gian Luca Lapini, con il quale iniziamo ad accendere le luci sul (non) carnevale #10:
La potenza elettrica delle quattro dinamo installate (circa 350 kW complessivi, quanto bastava per accendere 4800 lampade ad incandescenza da 16 candele, alimentate a 100-110V) era modesta per i nostri standard, ma cospicua per il suo tempo. In effetti uno dei motivi di successo del sistema Edison fu la notevole potenza delle sue dinamo, che erano state soprannominate proprio per questo “Jumbo”, come il famoso elefante del circo Barnum. L'energia elettrica prodotta era in corrente continua e veniva distribuita tramite conduttori interrati in una piccola area compresa fra piazza del Duomo, piazza della Scala, e la Galleria.
In questi giorni di biscotti e banner c'è chi ha deciso di spostarsi, armi e bagagli, su altre piattaforme dove l'impossibilità di personalizzazione permette di concentrarsi sui contenuti, dimenticandosi delle alzate d'ingegno dei legislatori (o di chi per loro). E così Peppe Liberti si è spostato su medium e ha presentato così la ristampa che vi vado a proporre:
A tutti questi che Scienza e/o Cultura volevo dire che io, a un Festival della Scienza, ho messo assieme Twain e Feynman e si son parlati
Andatevi a leggere (o rileggere) Twain, il tempo e la memoria .
Un altro esimio che continua a passare ai suoi lettori della roba decisamente buona è Marco Fulvio Barozzi, in arte Popinga, che ha recentemente proposto Einstein cosmologo, e un manoscritto inedito:
Poco dopo la formulazione della teoria generale della relatività (1916), Einstein applicò la sua nuova teoria all’intero universo, soprattutto allo scopo di chiarirne i fondamenti, cioè di stabilire “se il concetto di relatività può essere applicato fino in fondo o se porta a contraddizioni”. Ipotizzando un cosmo statico nel tempo e che una teoria gravitazionale consistente dovesse incorporare il “principio” di Mach, secondo il quale l'inerzia di ogni sistema è il risultato dell'interazione del sistema stesso con il resto dell'universo e non può esistere uno spazio privo di materia, Einstein ritenne necessario aggiungere un nuovo termine alle equazioni generali di campo, allo scopo di predire un universo con una densità media di materia non nulla – la famosa “costante cosmologica”. Con la scelta di questa costante, Einstein fu condotto a un modello di un universo statico, finito, di geometria spaziale sferica, il cui raggio era direttamente legato alla densità di materia.
Restiamo su quello che è considerato come il più noto fisico del XX secolo grazie a Silvia Kuna Ballero che su Scientificast ci propone A pranzo con Einstein: la relatività generale:
Usando diversi esperimenti mentali, tra cui il più importante è quello dell’ascensore, Einstein ebbe l’idea che la gravità potesse essere interpretata non come forza, ma come un qualcosa che modifica la geometria dello spazio-tempo, e più precisamente la caratteristica di un sistema di riferimento di essere inerziale o meno; e collegò naturalmente la presenza di materia (massa) alla gravità.
Seguendo questo ragionamento, nel 1907, Einstein riuscì finalmente ad estendere anche ai moti accelerati quello che si chiama principio di relatività; in altre parole, si potevano scrivere delle leggi della fisica che avessero la stessa forma matematica in tutti i sistemi di riferimento, anche a quelli che si muovono di moto accelerato.
Seguì una serie di pubblicazioni da parte di Einstein, dal 1908 al 1915, e molti altri a partire dal 1915, che via via costruirono la teoria della relatività generale, che include anche l’effetto di forze gravitazionali intense.
Sempre a tema relativistico è poi la seconda parte di un racconto di Marco Casolino:
"Ma dove mi hai portato?", chiese la ragazza con una smorfia disgustata.
"Dai che ti divertirai. Piuttosto aiutami a scendere le scale che senza occhiali non ci vedo", rispose Anna, la sua amica.
Si trovavano in una associazione culturale che - tra palco per i concerti, pista da ballo e bar - di culturale aveva ben poco. "È una festa carinissima, c’è un sacco di gente simpatica".
E ora una piccola parentesi matematica, con Roberto Fortini che su Math is in the air ci insegna a camminare sulle acque con le equazioni differenziali:
I fluidi ER, costituiti da sospensioni di particelle 'sensibili' a campi elettrici, possono dunque cambiare istantaneamente e reversibilmente la loro viscosità interna da buoni fluidi non - Newtoniani, in modo proporzionale al campo elettrico applicato. In assenza di un campo applicato la sospensione garantisce un comportamento reologico di tipo Newtoniano, mentre, a seguito dell’applicazione di un campo sviluppano al loro interno una resistenza viscosa che dipende dall’intensità del campo stesso, effetto della polarizzazione indotta nelle particelle sospese, manifestando un comportamento non - Newtoniano.
Come nelle normali polarizzazioni il fenomeno si può spiegare supponendo che le particelle sospese assumano la struttura a dipolo (indotto) e conseguentemente si orientino disponendosi in modo da formare una struttura colonnare.
L’aumento quindi a livello macroscopico della viscosità della sospensione corrisponde a livello microscopico a una diminuzione della sezione utile per il libero movimento del liquido di sospensione dovuta alla «catena» di dipoli venutasi a creare.
E dopo la matematica, ecco giusto un po' di chimica. Per iniziare Alfredo Tifi su Didattica Chimica con "Avere ioni": colta sul fatto una misconoscenza chimica:
Le associazioni automatiche sono dure da modificare e gli strumenti della logica e della razionalità sono deboli, specialmente con ragazzi che ancora devono sviluppare un pensiero per concetti.
Il discorso, ora, si fa serio. Ha sicuramente poca importanza con la fisica, ma mi sembrava necessario inserirlo, proprio per divulgarlo anche in questo contesto.
L'EFSA, l'autorità europea per la sicurezza alimentare, ha rilasciato una news riguardante l'acrilammide:
A conclusione di una esaustiva disamina, l'EFSA ha pubblicato il proprio parere scientifico sull'acrilammide negli alimenti. Gli esperti del gruppo scientifico dell'EFSA sui contaminanti nella catena alimentare (CONTAM) hanno ribadito le loro precedenti valutazioni in base alle quali l'acrilammide presente negli alimenti può aumentare il rischio di sviluppare il cancro nei consumatori per tutte le fasce d'età. Tale conclusione è rimasta invariata da quando la bozza di questo parere è stata messa a disposizione per la consultazione pubblica del luglio 2014.
Le prove ricavate da studi su animali mostrano che l'acrilammide e il suo metabolita, la glicidammide, sono genotossiche e cancerogene: danneggiano cioè il DNA e provocano il cancro. Le prove desunte da studi sull'uomo che l’esposizione alimentare all'acrilammide provochi il cancro sono invece limitate e poco convincenti.
Poiché l'acrilammide è presente in un'ampia gamma di alimenti comuni, l'allarme per la salute vale per tutti i consumatori, ma è l'infanzia la fascia di età più esposta, sulla base del peso corporeo. I più importanti gruppi di alimenti che contribuiscono all'esposizione all'acrilammide sono i prodotti fritti a base di patate, il caffè, i biscotti, i cracker, i pani croccanti e il pane morbido.
Per approfondire l'argomento eccovi i post di Margherita Spanedda e Annarita Ruberto.
E visto che si è parlato di cibo si prosegue con la gastronautica di Mix:
Una delle questioni più delicate del rientro in atmosfera è quella della temperatura. A causa dell’attrito con l’aria infatti gli oggetti che dallo spazio vanno incontro alla Terra devono vedersela col surriscaldamento. Per ovviare a questo problema i veicoli spaziali sono dotati di appositi scudi termici che li preservano dalla disintegrazione e limitano il problema a quello di un’abbondante sudorazione dei passeggeri a bordo.
Mentre in astronautica questo surriscaldamento rappresenta un problema da risolvere in altri campi potrebbe essere sfruttato per nuove applicazioni.
In gastronomia per esempio il rientro atmosferico potrebbe essere utilizzato come nuovo metodo di cottura.
E visto che siamo nello spazio, restiamoci con Ilaria Mencarelli, che scrive tra le altre cose anche per LSB e che sul suo blog sta iniziando a proporre un po' di materiale interessante che unisce fumetti, animazione, illustrazione e scienza. Ottimo esempio di questa fruttuosa unione è Desperate Planets:
Hajnalka Nagy ha ideato una serie di illustrazioni chiamate "Desperate Planets" in cui la creativa ha immaginato i problemi dei diversi pianeti e i loro comportamenti a riguardo. Nel suo sito spiega che il progetto è nato anche con l'intento di raggiungere i più piccoli e spiegargli in maniera divertente le caratteristiche dei pianeti del sistema solare.
E proprio su LSB c'è una interessante recensione di Andrea Stella del libro Il fantastico pianeta che sta nel sistema solare e poi prosegue che mi permette di introdurre l'articolo di Sabrina Masiero su un minisistema planetario nel sistema di Plutone-Caronte:
I satelliti più piccoli di Plutone, Stix, Nix, Cerbero e Idra hanno un periodo orbitale che è circa un fattore 3, 4, 5 e 6 volte più lungo rispetto a quello di Caronte. I due satelliti più piccoli di Plutone, Cerbero e Stix, sono stati scoperti nel 2011 e 2012 dal team di ricercatori di New Horizons analizzando le immagini del Telescopio Spaziale Hubble (HST). Hanno una luminosità che si può stimare circa 20-30 volte minore di Nix e Idra, gli altri due satelliti scoperti sempre da HST precedentemente, nel 2005. Stix, con un diametro tra i 7 e 21 chilometri, orbita in 20 giorni attorno a Plutone tra le orbite di Caronte e Nix. Cerbero, in orbita tra Nix e Hidra con un periodo di 32 giorni, ha un diametro tra i 10 e i 30 chilometri.
Il collegamento con il libro recensito da Andrea sta nella forma dei satelliti, anche se link4universe ricorda che Haumea ha la forma e i colori del fantastico pianeta!
Restiamo nello spazio con Ilaria Arioso che nel solito post musical-scientifico propone Altre forme di vita dei Bluvertigo in un parallelismo con la ricerca di altre forme di vita nell'universo:
Ma i pianeti sono abitabili? Cosa significa abitabile? Cos'è la vita?
Per rispondere a queste domande servirebbe un intero corso di laurea in astrofisica e biologia e forse ancora non basterebbe.
L’unico punto di partenza che abbiamo è questo: noi (esseri animali e vegetali abitanti del pianeta Terra) viviamo. E al momento conosciamo solo questo tipo di vita. Tutto ciò che possiamo metterci a cercare è qualcosa di simile a "noi" e pertanto riteniamo abitabile un pianeta che abbia una certa forma, dimensione, composizione, temperatura, pressione atmosferica ecc.
Con molta onestà la scienza si occupa di ciò di cui si può occupare: cercare indizi di vita come la nostra.
Sempre restando ai misteri cosmici, uno che potrebbe avere una risposta in tempi un po' più brevi riguarda la composizione della materia oscura. Riguardo le ultime novità, eccovi un post di Cristina DaRold per OggiScienza, Materia oscura, trovato un segnale compatibile con le WIMP:
Attualmente il candidato principale che dovrebbe aiutare gli scienziati a capire di che cosa è fatta la materia oscura sono le WIMP, acronimo di Weakly Interacting Massive Particle. Tuttavia evidenze certe del coinvolgimento di queste particelle, non previste nel Modello Standard, ancora non ce ne sono. Al tempo stesso però la possibilità che la misteriosa materia oscura sia formata proprio da WIMP è oggi più concreta, grazie a uno studio italiano pubblicato su Physical Review Letters. Si tratta dei risultati di una ricerca realizzata da Nicolao Fornengo, Marco Regis e Alessandro Cuoco (Università di Torino e INFN Torino), Enzo Branchini (Università RomaTre, INFN Roma e INAF), Matteo Viel (INAF e INFN Trieste), e Jun-Qing Xia dell'Accademia cinese delle Scienze.
e uno di Corrado Ruscica, L'importanza di chiamarsi WIMP:
La materia scura rimane uno dei misteri più profondi della fisica moderna. Una delle particelle maggiormente candidate, Weakly Interacting Massive Particle (WIMP), che vuol dire "particella massiva che interagisce debolmente con la materia ordinaria", potrebbe essere catturata un giorno dai rivelatori terrestri.
Ritorniamo con i piedi per terra (più o meno) con Sandro Ciarlariello che ci spiega perché il 30 giugno avrà un secondo in più:
Comunque, questo è anche ciò che dice l'UTC, ovvero Tempo Coordinato Universale. L'UTC è un tempo generale, non specificato per una particolare località sulla Terra. In pratica è un orologio a sé stante che scandisce il tempo del cosiddetto giorno solare medio (che dura 24 ore), ovvero la tipica durata, durante l'anno, della rotazione della Terra attorno al proprio asse durante l'intervallo di tempo che passa nell'osservare il Sole passare due volte nella stessa posizione nel cielo (ma non alla stessa altezza, eh).
L'UTC è un tempo atomico. Cioè la durata di un secondo per l'UTC si basa su transizioni elettromagnetiche estremamente precise e prevedibili dell'atomo di Cesio (pensate, sballa di un secondo ogni 1 milione e 400 mila anni, mica male!).
Quindi, in principio, quando l'UTC misura 86400 secondi ecco che abbiamo fatto un giorno.
Annalisa Arci, invece, ci racconta delle increspature nel plasma di quark e gluoni scoperte al RHIC:
Gli scienziati della collaborazione STAR (Relativistic Heavy Ion Collider o RHIC, un acceleratore di particelle che studia la fisica della materia) hanno presentato uno studio in cui si espongono nuove evidenze in merito all’esistenza dell’onda magnetica chirale, una increspatura nella zuppa di plasma primordiale di quark e gluoni. Si tratta di uno stato della materia che esisteva nell’universo primordiale, quando quark e gluoni – gli elementi costitutivi di protoni e neutroni – nuotavano liberi prima di legarsi in particelle più grandi. A quanto pare le collisioni di ioni al RHIC sono in grado di ricreare il blob primordiale.
Anche io mi sono soffermato su questa scoperta, visto che un mio amico lavora proprio al RHIC!
Partiamo dall'inizio: come ben sappiamo all'interno delle particelle che costituiscono i nuclei atomici, ovvero protoni e neutroni, ci sono delle ulteriori particelle elementari, i quark, che posseggono una carica frazionaria, che vengono messe in interazione una con l'altra dai gluoni, i bosoni dell'interazione nucleare. E' proprio grazie ai gluoni che è impossibile osservare un quark libero, per esempio, ma se andiamo ai primissimi istanti dell'universo, si suppone che esisteva uno stato della materia detto plasma di quark e gluoni. Grazie all'osservazione dei così detti jet di quark, abbiamo un certo grado di sicurezza che tale plasma è stato in qualche modo creato all'interno dei grandi acceleratori in funzione, proprio le grandi macchine citate prima, il RHIC e l'LHC, e in particolare nelle collisioni tra ioni pesanti.
Con questo direi che è tutto e l'appuntamento è alla prossima edizione.

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