Ritratti: Maurice e Louis de Broglie

Louis de Broglie

La Normandia è una delle più note regioni della Francia settentrionale. Si affaccia proprio sul canale della Manica ed è famosa non solo come località turistica, ma anche per lo sbarco in Normandia, una delle operazioni più importanti avvenua nel corso della seconda guerra mondiale, più precisamente il 6 giugno del 1944. Uno dei fortilizi tedeschi dell'epoca, motivo per cui non fu oggetto dello sbarco vero e proprio, era Dieppe. Quest'ultima era, secondo una storia non confermata, località balneare francese sin dal 1824 quando Maria Carolina di Borbone si immerse, immagino delicatamente, tra le acque che lambiscono le spiagge di Dieppe.
E sempre a Dieppe gli ingegneri italiani Ettore Bellini e Alessandro Tosi misero a spunto il radiogonometro, un particolare ricevitore radio in grado di ricevere grazie a un'antenna direzionale, ovvero con una direzione di ricezione privilegiata. La nostra storia, però, ci portà a qualche anno prima degli esperimenti dei nostri due inventori, precisamente all'estate del 1892. Siamo ad agosto e nonostante lo stato interessante della signora, Pauline de La Forest d'Armaillé, la famiglia de Broglie è andata a Dieppe per passare le vacanze estive. E proprio qui, il 15 agosto, nasce il più famoso della famiglia, quel Louis de Broglie che nel 1929 avrebbe vinto il Premio Nobel per la Fisica.
Per la coppia di genitori, il padre è Louis Amédée Victor de Broglie, Louis è il secondogenito. Era infatti nato, a Parigi, diciassette anni prima, il buon Maurice de Broglie: era il 27 aprile del 1875 e ancora non poteva saperlo, ma sarebbe diventato una delle figure più importanti nella vita dell'allora futuro fratellino. E probabilmente fu proprio la grande differenza di età che rese Maurice un punto di riferimento per Louis.

X: l'universo invisibile

Scrive Wikipedia:

L'avvio di questa branca dell'astronomia [quella a raggi X] porta una forte impronta italiana. Bruno Rossi infatti, già collaboratore di Enrico Fermi nel progetto Manhattan iniziò a occuparsi nel 1946 di fisica dei raggi cosmici mentre insegnava al MIT e in particolare di raggi X. Nel 1958 con la nascita dell'American Science & Engineering (AS&E), Bruno Rossi ne entrò a far parte come presidente del consiglio di amministrazione e consulente scientifico e l'anno successivo chiamò a lavorare anche Riccardo Giacconi. Tra i primi successi sperimentali si annovera il lancio del primo razzo munito di rivelatori per raggi X nel 1962. Il team di questo progetto oltre a Giacconi includeva, Herb Gursky, Frank Paolini, e Bruno Rossi. Con questa missione si rilevò la prima sorgente cosmica di raggi X al di fuori del sole, Scorpius X-1 nella costellazione dello Scorpione.⁽¹⁾

L'eccezionalità delle osservazioni su Scorpius X-1 è legata essenzialmente alle sue proprietà. Infatti mentre le radiazione X proveniente dal sole ha una intensità che è circa 10^-6 volte quella della luce visibile, Scorpius X-1 ha una luminosità X che è 10³ volte superiore la sua stessa luminosità nel visibile. E si è successivamente scoperto che la sua luminosità intrinseca è 10³ volte quella del Sole!⁽¹⁾
Ci si trovava dunque di fronte alla scoperta di nuovi oggetti celesti, che presentavano anche delle radiazioni X prodotte in processi fisici differenti rispetto a quelli allora realizzati nei laboratori della Terra, visto che la loro efficienza (99.9%) era ineguagliabile!⁽¹⁾
Gli anni Sessanta del XX secolo furono, dunque, ricchi di razzi X nello spazio, ma per avere il primo vero satellite X bisognerà attendere il 1970 con il lancio di un nuovo progetto dove il gruppo di Giacconi ebbe una grande importanza⁽¹⁾:

L'astronomia X ottenne un grande successo con il lancio del primo satellite interamente dedicato ai raggi X, Uhuru, lanciato nel 1970 col quale si eseguì una prima mappatura delle sorgenti X dello spazio. Si scoprì così che l'universo è pieno di oggetti che emettono raggi X, dai buchi neri alle pulsar, alle stelle binarie. È infatti dopo questa missione, che l'astronomia X assume pieno titolo tra la comunità scientifica internazionale. Fu presto chiaro che, per meglio comprendere i segreti del cielo, invece di rilevare semplicemente i raggi X, sarebbe stato utile compiere osservazioni con un telescopio sensibile ai raggi X. Lo sviluppo di tale telescopio iniziò con l'ingresso nel team AS&E di Giuseppe Vaiana, che assunse la direzione del programma di Astronomia X solare e della costruzione del primo telescopio. Nel 1973 venne lanciato lo Skylab, il laboratorio spaziale americano diretto da Vaiana che, oltre a vari esperimenti scientifici, portò avanti l'osservazione del Sole e della corona nei raggi X. Nel 1978 venne mandato finalmente in orbita l'osservatorio Einstein, il primo telescopio spaziale a raggi X. Seguirono le importanti scoperte del ROSAT e del satellite Chandra.

Uno dei successivi risultati dell'astronomia X, sempre firmato Giacconi, in questo caso con Ethan Schreier, fu la scoperta di una sorgente X intorno a Cen X-3.

Scoperte molto importanti di Uhuru però furono soprattutto quelle riguardanti l'esistenza di stelle di neutroni e dei sistemi binari costituiti da una stella visibile e da una compagna invisibile, un buco nero⁽¹⁾!

Illustrazione di Hercules X-1 di R. Plourde

Illustrazione di Cygnus X-1 di L. Cohen

Una osservazione altrettanto importante e con forti implicazioni per la cosmologia fu però la rilevazione di una emissione intergalattica presente tra gli ammassi di galassie:

Questa emissione non è semplicemente dovuta alla somma delle emissioni delle galassie individuali, ma è originata in un gas sottile che pervade lo spazio tra le galassie. Questo gas è stato riscaldato in passato durante la contrazione gravitazionale dell'ammasso a una temperatura di milioni di gradi e contiene tanta massa quanto quella nelle stesse galassie.⁽¹⁾

L'astronomia X ha dunque, negli ultimi 50 anni, aperto le porte a un universo altrimenti invisibile con gli strumenti usuali, quelli che funzionano con la luce invisibile. La sua importanza, dunque, è stata e continua ad essere cruciale nella ricerca astronomica sul nostro universo:

La ragione è che questa radiazione rivela l'esistenza di processi astrofisici dove la matera è stata riscaldata a temperature di milioni di gradi o in cui le particelle sono state accelerate ad energie relativistiche. I fotoni X sono particolarmente adatti per studiare questi processi poiché sono numerosi, perché percorrono distanze cosmologiche, e perché possono essere rilevati da telescopi speciali. Quest'ultima proprietà distingue significativamente i raggi x dai raggi gamma astronomici. Tuttavia, in un modo ancor più fondamentale, l'astronomia ad alta energia ha una grande importanza nello studio dell'universo poiché i fenomeni ad alta energia giocano un ruolo cruciale nelle dinamiche dell'universo.⁽¹⁾

Il Sole

Fossili ai raggi X

Scrive Moreno su twitter

Da piccolo coloravo i dinosauri di blu, e la mia maestra mi sgridava xkè diceva fossero verdi. Ora sapremo la verità!

segnalando l'articolo I colori della preistoria di Francesca Petrera dove viene raccontato quanto uscito su Science Express nell'articolo Trace Metals as Biomarkers for Eumelanin Pigment in the Fossil Record (in effetti la scelta dell'immagine e l'impostazione dell'articolo sembra ripresa da PhysOrg, che però a sua volta ripropone, parola per parola, il comunicato stampa dello SLAC, che come vedremo ha avuto una certa importanza nella costruzione della ricerca).
A voler essere pignoli Moreno è stato anticipato dal New Journal of Physics che ha segnalato il bell'articolo di Victoria Gill su BBC Nature. Nell'articolo si nota subito che Victoria ha avuto la possibilità di leggere il paper uscito su Science, semplicemente guardando le figure di supporto: evidentemente i ricercatori le hanno fornito il materiale con un certo anticipo. Noi poveri umani, però, abbiamo a disposizione comunque un po' di materiale, come la press release ufficiale e la materia cerebrale. Innanzitutto una breve ricerca sugli autori dell'articolo, partendo dal fisico dei raggi X Uwe Bergmann, non nuovo a imprese del genere. Nel 2006, infatti, utilizzando sempre i raggi X, aveva decodificato uno degli ultimi scritti di Archimede:

Vi lascio il link alla lecture che Bergmann ha fatto sulla questione e che trovate su Academic Earth (oppure sul mio tumblr).
Un'altro che già aveva pubblicato su un lavoro non molto differente è Roy Wogelius con Infrared mapping resolves soft tissue preservation in 50 million year-old reptile skin (via ScienceDaily), un articolo dove, utilizzando varie tecniche come Fourier Transform InfraRed (FTIR), Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry (Py-GC/MS) e Synchrotron Rapid Scanning X-Ray Fluorescence (SRS-XRF), che poi è la stessa tecnica utilizzata su Trace Metals... per recuperare i colori del fossile d'uccello esaminato.Nell'articolo uscito sui Preceedings of Royal Society B, invece, ad essere stato esaminato è un fossile di rettile (Squamata: Reptilia)⁽¹⁾

Concentriamoci un attimo sui fasci di raggi X (in fondo sono un fisico...): sono stati utilizzati due tipi differenti di fasci, uno con energia 2481,5 eV e un altro con energia 2479,9 eV con l'obiettivo di mappare lo zolfo (e composti) all'interno del fossile. I dati per una delle pelli esaminare sono stati confrontati con della pelle proveniente da un gecko.