(non) carnevale dela fisica #19

La diciannovesima edizione della rassegna (a)periodca dedicata alla fisica sui blog e i siti italiani arriva alla fine del mese dedicato ai Premi Nobel, come ricordato dallo speciale banner di apertura, dove vedete Alfred Nobel disegnato da Rudy Palais, tratto da Science Comcs #3 della Ace Magazine. In particolare quello della fisica 2016 è stato assegnato a David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz per le teorie delle transizioni di fase topologiche e le fasi topologiche della materia. Il Nobel per la chimica, invece, è stato assegnato a Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart e Bernard Feringa per la progettazione e la sintesi delle macchine molecolari. Ed è legato a quello della fisica proprio dalla topologia, che alla fine ha giocato un ruolo importante nelle ricerche che hanno otenuto il riconoscimento dal comitato che asegna i premi.
Per avere un'idea di cosa sia la topologia, prendiamo in prestito questa citazione estratta da Strani stati della materia per il Nobel per la fisica 2016 di Andrea Bersani su Scientificast:

La topologia è una branca della matematica che descrive gli oggetti geometrici in base a proprietà che non variano deformando gli oggetti stessi "con continuità". Questo vuol dire, per esempio, non creando buchi o tagli, ma soltanto allungando, stirando, piegando l’oggetto stesso. Dal punto di vista topologico, per esempio, una ciambella e una tazza (col manico) sono equivalenti, mentre una ciambella e un pretzel non lo sono. I primi due oggetti hanno un solo "buco", il pretzel ne ha tre.

Peraltro questi pasaggi tra ciambelle e pretzel sono legati alla congettura di Poincaré, che ho provato a spiegare in un vecchio post su Science Backstage che ho recentemente recuperato per l'occasione:

Fondamentalmente la congettura di Poincaré afferma, nella prima parte: una qualunque forma geometrica (una 3-varietà) chiusa e senza buchi in uno spazio di 4 dimensioni è identica (nel senso di cui sopra) ad una sfera in 4 dimensioni (una 3-sfera), ovvero esiste un qualche modo che consente di trasformare la prima nella seconda.

Torniamo al tema del'edizione con Andrea Rubin che su Oggi Scienza propone un interessante approfondimento, Fermi, Krebs, Gell-Mann: i paper rifiutati ma da Nobel:

Anni di lavoro, sacrifici e dedizione per uno scienziato si materializzano in qualche paginetta. Un articolo da pubblicare, magari, in qualche prestigiosa rivista. Ma lo sconforto è enorme quando quel lavoro viene rigettato, respinto dalla rivista. E lo sconforto sale se si ha la sensazione che quanto contenuto in quell'articolo fosse realmente qualcosa di importante. Capita a tutti di vedersi rigettare un proprio contributo, ed è successo anche a scienziati importanti che si sono poi aggiudicati il premio Nobel.

Per chiudere con la sezione dedicata i Premi Nobel, ecco l'intervista di Giuseppe Alonci a Jean-Pierre Sauvage:

G. Alonci – Prof. Sauvage, grazie di essere qui e di dedicarci un po' del suo tempo. Può spiegarci in breve il lavoro che l'ha portata a vincere il Nobel?
J. P. Sauvage – Beh, ho lavorato molto duramente! Probabilmente la cosa più importante è stata affrontare molti problemi, nelle scienze molecolari in generale. Abbiamo anche cambiato argomento molto spesso, non ci siamo mai limitati a un solo ambito ben preciso, e ad un certo punto abbiamo avuto la sensazione che uno dei nuovi temi che avevamo appena iniziato a investigare – cioè le "molecole dinamiche", molecole che si possono muovere e possono essere messe in movimento – era molto promettente, innovativo e poco trattato in passato.

I componenti di Schiaparelli sul suolo marziano fotografati dal Mars Reconnaissance Orbiter dela Nasa - via Esa

L'altro evento del mese è stato l'arrivo sul suolo marziano del lander Schiaparelli, che però sembra si sia schiantato. Il nostro, però, ha difuso la sua vera storia, pubblicata su Gruppo locale:

Dico la verità. Il mio piano era semplicemente di lasciar sfumare, uscire dai riflettori dei media, nel massimo silenzio possibile. Si capisce del resto come vanno queste faccende: all'inizio tutta l'attenzione è puntata su di te, poi la gente si distrae, pensa un po' ai casi propri, dopotutto tra Terra e Marte c'è un abisso di chilometri. E qui a Terra ci sono i conti da pagare, la rata della macchina, l'iscrizione del figlio a scuola, e così via. Dopo un po’ quello che accade (o non accade) su Marte non interessa più di tanto, quasi a nessuno.

E visto che siamo entrati in tema cosmico, ecco un paio di interessanti curiosità, iniziando con il perché i pianeti sono sferici di Sandro Ciarlariello:

Diamo subito la risposta: il motivo per cui i pianeti hanno una forma "quasi praticamente" sferica è la gravità (poi spiego perché ho detto "quasi praticamente").

Invece Annarita Ruberto ci spiega perché la galassia di Andromeda si sta avvicinando alla nostra:

La Galassia di Andromeda, nota anche come Messier 31, M31, o NGC 224, dista dalla Terra circa 2,5 milioni di anni luce ed è anche la galassia spirale gigante più vicina alla Via Lattea. Nei vecchi testi di scienze, è stata spesso denominata come la Grande Nebulosa di Andromeda. Ha preso il suo nome dalla zona del cielo in cui appare la costellazione di Andromeda, che si rifà alla figura mitologica della principessa Andromeda. Estendendosi per circa 220.000 anni luce, è la più grande galassia del Gruppo Locale, che contiene anche la Via Lattea, la Galassia del Triangolo, e circa 44 altre galassie più piccole.

Con Corrado Ruscica si va invece ad approfondire l'importanza degli universi virtuali come stumento di indagine cosmologica:

Mentre gli scienziati di diversi campi di studio possono condurre esperimenti in laboratorio, come i fisici delle particelle con i loro grandi acceleratori o i biologi che utilizzano potenti microscopi, gli astronomi non sono in grado di studiare da vicino una stella o un pianeta. Persino i telescopi più avanzati forniscono solo immagini istantanee del cosmo in cui sono veramente pochi i cambiamenti che possono essere analizzati durante la nostra vita. Rimangono, perciò, questioni aperte, come ad esempio il problema che riguarda la formazione della nostra galassia, che cos’è la materia scura e quale sia il ruolo che hanno i buchi neri supermassicci che risiedono nel nucleo delle galassie. Nel tentativo di rispondere a queste problematiche, oggi alcuni cosmologi stanno affrontando progetti ambiziosi: creare “universi virtuali” che, grazie alle simulazioni al computer, potranno fornire preziosi indizi per comprendere l’evoluzione cosmica.

Marco Fulvio Barozzi su Medium ci racconta un pezzo di storia nella conoscenza del cosmo, Le stelle nere di Michell:

Detto in parole semplici, un buco nero è una regione dello spazio-tempo dove il campo gravitazionale è così forte che nulla, neanche la luce, può allontanarsi. L’idea di questi strani oggetti del cielo è diventata popolare nella seconda metà del secolo scorso, ma era già contemplata nella relatività einsteniana.
Ciò che invece non è noto a tutti è che essa fu proposta per la prima volta più di due secoli fa, nella seconda metà del Settecento, dal reverendo inglese John Michell (1724–1793), che fu un geologo, fisico e astronomo educato a Cambridge e membro della Royal Society.

Con Pasquale Napolitano torniamo sulla Terra con l'ultima parte dei suoi post quantistici, I pilastri della meccanica quantistica su Math is in the Air:

In fisica classica conoscere lo stato di un sistema vuol dire conoscere ogni cosa di quel sistema necessaria per prevedere la sua evoluzione futura. In Meccanica Quantistica, conoscere lo stato di un sistema, significa conoscere quanto possiamo sapere di quel sistema ma non necessariamente tutto. Risulta evidente la discrepanza semantica tra le due definizioni che risulterà cruciale tra poco.

A chiudere l'edizione Marco Delmastro con materia, antimateria e annichilazione, sesta puntata della serie dedicata ai parametri del modello standard:

Che cosa succederebbe invece in un universo in cui esistesse soltanto la prima famiglia di fermioni? Ovvero: come si comporterebbe un universo governato da un Modello Standard in cui i parametri che determinano le masse dei fermioni della seconda e terza famiglia fossero identici a quelli delle corrispondenti particelle della prima famiglia? Un universo, insomma, con le stesse identiche interazioni del nostro, ma popolato soltanto da elettroni, neutrini elettronici, e quark up e down, i componenti di tutto quello che ci circonda.