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domenica 25 gennaio 2015

Il (non) carnevale della fisica #5

E siamo giunti, con l'ultima domenica di gennaio 2015, alla quinta edizione del (non) carnevale della fisica, appuntamento che, spero, sia atteso da sempre più lettori. L'introduzione di questa edizione è dedicata a Philipp Eduard Anton von Lenard, che ha vinto il quinto Nobel per la fisica, nel 1905, per il suo lavoro sui raggi catodici.
Nato il 7 giugno del 1862, iniziò a interessarsi dei raggi catodici nel 1888. I raggi catodici sono un fascio di elettroni prodotti all'interno di un tubo di vuoto. Vennero osservati per la prima volta nel 1869 da Johann Hittorf e successivamente chiamati come raggi catodici nel 1876 da Eugen Goldstein. I raggi venivano prodotti all'interno di tubi di vetro parzialmente evacuati con al loro interno elettrodi di metallo, dove veniva posto un alto voltaggio. C'erano alcune difficoltà nel loro studio, che dipendevano dal fatto che si trovavano all'interno di tubi di vetro sigillati, di difficile accesso, e anche a causa delle molecole di aria rimaste. Lenard riuscì a superare questi problemi costruì all'interno del tubo delle piccole finestre metalliche (che saranno chiamate "finestre di Lenard", spesse abbastanza da sopportare la differenza di pressione tra le varie sezioni del tubo, ma non tanto da impedire il passaggio degli elettroni. Grazie a questo sistema di finestre, Lenard fu in grado di "trasportare" i raggi catodici, per esempio all'interno di una camera completamente svuotata: fu così in grado di rilevare i raggi e misurare la loro intensità grazie a dei fogli di carta rivestiti da materiale fosforescente(1).
Le osservazioni di Lenard furono decisamente importanti, e si conclusero, di fatto, con la scoperta degli elettroni: innanzitutto l'intensità dei raggi risultò proporzionale alla densità del materiale attraversato, il che era in contraddizione con l'idea che questi raggi fossero una sorta di radiazione elettromagnetica; inoltre, attraversando piccoli spessori di aria alla densità usuale, essi venivano diffusi, dimostrando che dovevano essere costituiti da particelle più piccole delle molecole dell'aria. Confermò, quindi, il lavoro di Thomson, secondo cui i raggi catodici dovevano essere costituiti da particelle di carica negativa, proponendo vari nomi (primo fra tutti "quanti di elettricità") fino a quello attuale di elettroni(2). E' interessante osservare come fu proprio Lenard che, a partire dalle sue osservazioni e da altre coeve sugli atomi, concluse come, al loro interno, gli atomi fossero costituiti di ampi spazi vuoti.
Fu, poi, Lenard che, studiando il tubo di Crookes, scoprì l'effetto fotoelettrico, che venne successivamente spiegato da Albert Einstein, consentendo a quest'ultimo di ottenere il Nobel per la Fisica nel 1921 (o a essere precisi permettendo al comitato del Nobel di avere una motivazione inattaccabile per l'assegnazione del premio).
Macchia non così semplicemente perdonabile in una biografia scientifica di tale importanza è la sua adesione all'ideologia nazista, ma ciò, per fortuna, non ci impedisce di vedere i meriti dello scienziato (che sui demeriti come uomo non siamo sicuramente nella posizione di poter giudicare).
Chiusa questa introduzione storica, possiamo dare ufficialmente il via alla quinta edizione del (non) carnevale!
Iniziamo con Popinga, ovvero Marco Fulvio Barozzi, con il testo del suo intervento alla Libreria Assaggi di Roma, il 15 maggio 2013, Elogeremmo solo somme regole. Lo so, non è strettamente collegato con la fisica, ma è troppo bello per non segnalarlo!
La parola “regola” deriva da una radice proto-indoeuropea (ricostruita) *reg-, “muoversi in linea retta”, dalla quale sono derivati termini come “retta”, ma anche “re”. In latino rēgŭla era l’asticella con la quale si tiravano le righe (da cui anche il regolo calcolatore degli ingegneri di un tempo), e in senso figurato anche la regola, la norma, il principio, impersonate dal sovrano, il rex, colui che detta le regole. Termini derivati e imparentati sono “regolare”, “retto”, “diritto”, “corretto”. Sin dagli albori della matematica, c’è parentela etimologica e semantica tra il rispetto delle regole e il tirare le righe diritte.
Passiamo ad Annarita Ruberto, che su Scientificando ha presentato un paio di post interessanti. In particolare, però, voglio segnalarvi Il piacere di scoprire le cose, dedicato a Feynman e all'omonimo libro:
"I like to find out" (Mi piace scoprire) era la risposta di Feynman a chi gli chiedeva se fosse alla ricerca delle leggi ultime della Fisica. Ovvero egli cercava di scoprire sempre di più sul mondo, e quanto più era in grado di scoprire tanto più era meglio per lui: quindi la ricerca per il puro piacere di scoprire sempre di più sulle cose e sul mondo.
Ripesco, poi, dall'archivio di Leonardo Petrillo, un post sull'atomismo, L'atomismo nel XVI e XVII secolo: i "minima naturalia"
Entrando nei dettagli di questo duraturo scontro filosofico, l'atomismo meccanico era una teoria generale del mondo fisico che si poggiava sull'esistenza di particelle minuscole, gli atomi, in movimento nel vuoto.
Questi atomi erano poi considerati immutabili e indivisibili.
A tale visione "classica" dell'atomo si contrappose appunto la concezione dei minima naturalia (versione latina del termine greco elachista), la quale era basata sia sulle idee di Aristotele prima illustrate, sia sull'idea dell'ilomorfismo, ovvero una concezione metafisica dei corpi visti come combinazione inseparabile di materia e forma.
Nello specifico, i minima naturalia erano le più piccole parti di materia che continuavano a mantenere le proprietà della sostanza originaria.
A questo punto ci sta bene un fumetto, Viaggio nell'universo dell'energia, di Piero Bianucci e Nevio Zeccara, un vero e proprio excursus di fonti di energia differenti. A differenza del solito, ma potrete facilmente comprendere i motivi della scelta, eccovi una vignetta tratta dalla storia:
Piccolo spazio per la chimica. Iniziamo con Robert Boyle, il chimico scettico di Vincenzo Villani:
The Sceptical Chymist (1661) è l’opera fondamentale di Robert Boyle (1627-1691), e forse il primo libro di chimica in senso moderno. Il natural phylosopher irlandese contribuì ad elevare la chimica da arte pratica a scienza, accettando i risultati sperimentali del tempo ma, rifiutando le teorie metafisiche sovrapposte. Boyle come successivamente Joseph Prietsley (1733-1804) di cui ci siamo già occupati, erano innanzitutto filosofi: loro elaborarono una visione unitaria della Realtà in cui la chimica e in particolare la sperimentazione avevano un posto importante.
Oggi Boyle è noto soprattutto per l’omonima legge sui gas: in un sistema chiuso e a temperatura costante, la pressione e il volume sono inversamente proporzionali. In termini della legge dei gas ideali, scriviamo P= nRT/V. Tuttavia, Boyle fu molto di più...
E infine ecco le simpaticissime divagazioni sull'argilla di Margherita Spanedda:
Volevo parlare di ceramica: era inevitabile partire da Adamo ed Eva, i primi pezzi d'argilla lavorata ( anche se la costola ... mah!) che, pur senza aver avuto un’adeguata cottura, hanno dato il via a una progenie con quasi tutti i requisiti previsti per la specie.
Dotata di una forte attitudine a creare e utilizzare strumenti, riesce a esprimersi in modi diversi anche se non tutti sensati e stupisce per la sua capacità di vivere in condizioni estreme spesso da lei stessa prodotte. Oddio, sulla tendenza alla vita associata si poteva fare di meglio ma forse la sperimentazione è tuttora in atto.
Questo gennaio 2015 ha visto l'anniversario di due importanti riviste. Una è Philosophical Transactions, l'altra, invece, una rivista francese che Peppe Liberti omaggia in Un anniversario (ma anche due)
Il 5 gennaio del 1665 è un giorno importante e andrebbe ricordato perché è quello in cui viene pubblicato a Parigi il primo volume de Le Journal des Sçavans (che poi cambierà in Savants), il primo periodico che prova a parlare "più o meno" di scienza. Il "più o meno" è d'obbligo perché oltre alle nuove scoperte nel campo delle arti e delle scienze, alle osservazioni astronomiche e meteorologiche, per esempio, o alle nuove conoscenze anatomiche sugli animali, a venir pubblicate erano soprattutto brevi descrizioni dei principali libri stampati in Europa, necrologi di uomini illustri, le risultanze dei tribunali laici ed ecclesiastici, qualche curiosità matematica. Una specie di Nature insomma, un giornale che combinava news, coi tempi dell'epoca ça va sans dire, e ricerca.
Per la transizione verso la parte "spaziale" di questa edizione vi propongo innanzitutto il post di Mauro Merlotti, dedicato a cinque grandi scienziati, di cui due fisici, e tutti accomunati da una interessante (e a volte ambigua!) assonanza: 4 Lorenz e 1 Lorentz:
Durante i primi anni di università non avevo fatto caso alla “t” che distingue il danese Lorenz dall’olandese Lorentz e pensavo che lo scienziato che aveva proposto il Gauge di Lorenz fosse la stessa persona conosciuta per le sue ricerche sull'elettromagnetismo e per le trasformazioni di Lorentz (e alcune ipotesi sulla contrazione dei corpi in movimento) che furono utilizzate successivamente da Albert Einstein per la descrizione dello spazio-tempo nella formulazione della Relatività Ristretta.
Il secondo post di transizione è Copernico, Rheticus e la trigonometria di Flavio Ubaldini, che si occupa, appunto, di Copernico, non solo (o non tanto) come astronomo, ma anche come trigonometrista:
Solitamente Niccolò Copernico (Mikolaj Kopernik 1473 – 1543) viene ricordato solo come uno dei più grandi astronomi della storia per aver dato un forte impulso all'affermazione della teoria eliocentrica. Ma un astronomo dell'epoca era inevitabilmente anche un trigonometrista.
Copernico cominciò a studiare nella prestigiosa università di Cracovia e poi anche a Bologna, Padova e Ferrara. Dopo un breve periodo di insegnamento a Roma tornò infine in Polonia.
Il suo celeberrimo trattato De Revolutionibus orbium coelestium (pubblicato nell'anno della sua morte) sul sistema eliocentrico contiene ampie parti sulla trigonometria.
Piccola deroga sulla regola di un post per blogger con Gianni Comoretto, semplicemente perché ha scritto un lungo post in due parti sull'astrologia (parte 1, parte 2), la cui efficacia viene esaminata in maniera scientifica. Inutile dire che la risposta all'annosa domanda "ma alla fine funziona?" è "no":
Il mio interlocutore su una cosa ha pienamente ragione: gli scienziati hanno un preconcetto nei confronti dell'astrologia, sono molto scettici sul fatto che possa funzionare. Come mai? Perché nel far scienza si ha modo di capire come nascano le convinzioni, come si faccia a sapere se una cosa sia vera o meno. La domanda che uno scienziato si pone, di fronte all'astrologia come a tante altre cose, è quindi questa: in base a cosa gli astrologi sono arrivati a sostenere quel che sostengono, che quel particolare pianeta abbia proprio quell'effetto lì e non un altro?

La grande cometa del 1744 da A Popular Treatise on Comets (1861) di James C. Watson via The public domain review
Alziamo, ora, gli occhi al cielo con Marco Casolino e Osservare e fotografare la cometa Lovejoy con la macchinetta di casa (certo la cometa è passata, però i consigli sono validi sempre!).
Per gli amatori delle osservazioni di stadio un po' più avanzato, eccovi la tripla congiunzione tra Saturno, Luna e Beta Scorpii del 16 gennaio, di G Petricca:
La Luna sarà di poco sopra il Signore degli Anelli, nella costellazione della Bilancia, mentre Saturno si troverà proprio sul 'confine' tra la stessa e quella dello Scorpione, a poca distanza dalla stella Akrab. Ne consiglio la vista sia ad occhio nudo, ma ancor più al binocolo, dove questo terzetto sarà davvero affascinante! E tentatene anche la fotografia, basta una semplice compatta per catturare questo spettacolo.
Restiamo nello spazio con un altro evento di questo mese, ricordatoci da Amedeo Balbi, i 10 anni della discesa di Huygens su Titano:
Titano è avvolto da una spessa atmosfera, opaca alla luce visibile. Il momento appena dopo il primo minuto di filmato, in cui si inizia a intravedere il suolo, è assolutamente emozionante.
Intanto, su Marte sono state trovate evidenze di vita, come riporta Sabrina Masiero: non sono, però, gli omini verdi!
Confrontando 45 immagini di microbialiti terrestri con 30 immagini ottenute dal rover Opportunity della NASA sono state notate delle microstrutture organizzate in filamenti intrecciati di microsferule, una tessitura che era già stata osservata in campioni terrestri di stomatoliti e in altri microbialiti.
Le microbialiti e le stromatoliti sono strutture sedimentarie finemente laminate dovute all’attività di microrganismi fotosinteti bentonici, come microscopiche alghe eurcariote e procarioti. Le microbialiti sono sedimenti carbonati finissimi causati da comunità microbiche bentoniche.
Si tratta di una ricerca tutta italiana guidata da Giorgio Bianciardi del Dipartimento di Biotecnologia Medica dell’Università di Siena a cui hanno contribuito Vincenzo Rizzo, dell’Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica (CNR-IRPI) di Cosenza, ora in pensione, e Nicola Cantasana del CNR- Istituto di Foreste e Agricoltura del Mediteranneo di Cosenza.
Sandro Ciarlariello, invece, ci porta ben più lontano, fino alla "galassia illusionista", ovvero M81:
Allora, cosa hanno fatto e trovato gli astrofisici? Hanno studiato la luce proveniente dall'anello di Arp a diverse lunghezze d'onda e hanno scoperto che perlomeno una parte dell'anello è una nube di polvere interstellare della nostra galassia che si trova proprio tra noi e M81.
La polvere interstellare è fatta principalmente di grani composti da carbonio, silicio e ossigeno e ogni grano ha delle dimensioni medie di circa un millesimo di millimetro. Esatto, dovete prendere un millimetro e dividerlo in mille parti ed ecco che avrete un grano di polvere interstellare!
Dall'archivio di Ilaria Arioso, invece, ecco Champagne Supernova - Oasis (e non fatevi ingannare dal titolo: non si parla solo degli Oasis, ma anche di...!):
Il testo di Champagne Supernova è un susseguirsi di frasi disconnesse che rasentano la psichedelia e alle quali lo stesso Noel fa fatica a dare un senso:
“Camminando piano nel salone/ più veloce di una palla di cannone: cosa significa? Non ne ho la minima idea: Ma dimmi , quando hai di fronte 60.000 persone che la stanno cantando, non sanno forse cosa significa? Significa qualcosa di diverso per ognuno di loro”
In altre parole: chi se ne frega del significato...
E chi se ne frega delle supernovae… Basta che stiano in “sky” così da far rima con “landslide”, “why”, “dies” o “eye”.
E in effetti nel cielo stanno!

Giusto così, di passaggio, la news con la pubblicazione dell'elenco degli ammessi alla fase nazionale delle Olimpiadi dell'Astronomia. Nelle immagini qui sopra gli ammessi provenienti dalla Calabria.
E torniamo sulla Terra con Orfeo Morello e la "mappa aggiornata del campo gravitazionale terrestre:
La gravità è una delle tante cose che diamo per scontato ed anche se è studiata ormai da molti anni cela dei misteri, comportamenti che possono stupire i non addetti ai lavori. La gravità non è uguale su tutto il nostro pianeta, ricerche effettuate negli anni attraverso l’uso di misurazioni satellitari, ricordiamo fra tutti il GOCE (una missione che usando un’orbita estremamente bassa circa 260 km ha mappato le minuscole differenze del vettore della gravità tra punti distanti 1 metro l’uno dall’altro), hanno permesso di scoprire cose non facilmente rilevabili in altro modo.
Sempre a proposito della Terra ecco a voi MAGIA, che misura la curvatura del campo gravitazionale, come scrive su OggiScienza Cristina Da Rold:
Oggi MAGIA ha prodotto un altro importante risultato, pubblicato su Physical Review Letters: la prima misura diretta della curvatura del campo gravitazionale, quella che secondo Einstein sarebbe dovuta all'effetto di una massa sullo spazio-tempo.
Tra gli oggetti, invece, meno visibili, c'è il così detto buco nero, che tutto prende intorno a se. Secondo alcune teorie, dovrebbero esistere i buchi bianchi, che altro non sarebbero che buchi neri che rigettano tutta la materia verso l'esterno. Sembrerebbe che questi buchi bianchi potrebbero emergere da un rimbalzo quantico, come scrive Corrado Ruscica:
La teoria suggerisce che la transizione da buco nero a buco bianco potrebbe avvenire subito dopo la formazione del buco nero ma poichè la gravità causa la dilatazione del tempo, gli osservatori che si trovano al di fuori dell’orizzonte degli eventi vedrebbero il buco nero esistere ancora per miliardi o forse triliardi di anni, in funzione della sua massa. Se gli autori hanno ragione, quei buchi neri di piccola taglia che si sono formati durante le fasi primordiali della storia cosmica sarebbero ora pronti per scomparire e potrebbero essere rivelati sotto forma di raggi cosmici di alta energia o altra radiazione.
E' dunque perfetta, allora, la segnalazione del mio contributo, autoselezionato e posto in conclusione come da carnevalesca tradizione, ovvero l'anteprima della mia recensione di Annihilator, fumetto di Grant Morrison e Frazer Irving:
La materia galattica, infatti, ruota intorno al suo centro realizzando, spesso, delle strutture spiraleggianti, bracci di materiale solido e gassoso che prendono delle forme descrivibili proprio grazie alla serie di Fibonacci mentre cadono verso il centro, fagocitate lentamente da un oggetto apparentemente assurdo ma assolutamente reale che porta il nome di buco nero supermassiccio. All'interno di ogni galassia a spirale si trova proprio un buco nero, che al tempo stesso rappresenta il motivo dell'esistenza e il destino ultimo di strutture come la nostra Via Lattea, al cui centro si trova Sagittarius A*.

(1) Lenard, P. (1894). Ueber Kathodenstrahlen in Gasen von atmosphärischem Druck und im äussersten Vacuum Annalen der Physik, 287 (2), 225-267 DOI: 10.1002/andp.18942870202
(2) Lenard, P. (1906). On cathode rays. Nobel Lectures: Physics, 1, 1901-1921.

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