Carnevale Della Fisica # 23 | L'Infinitamente Grande E L'InfinitamentePiccolo

Benvenuti alla 23esima edizione del Carnevale della Fisica, che accompagna il declino della stagione estiva e accoglie l'Autunno incipiente.

Come è consuetudine, apro la manifestazione con alcune riflessioni e spunti personali per poi lasciare spazio ai partecipanti, i veri protagonisti della manifestazione.


La Fisica, come risaputo, è la scienza della Natura nel senso più ampio. Essa, spaziando dal macrocosmo al microcosmo, passa per la Terra, l'uomo e le sue creazioni. Il suo scopo è lo studio dei fenomeni naturali, ossia di tutti quegli eventi che possano essere descritti tramite grandezze fisiche, al fine di stabilire le leggi che regolano le loro interazioni.

Poco più di 50 anni fa è nato il CERN e tra 200 anni sarà, probabilmente, trovato il bosone di Higgs, unica particella del Modello Standard (una teoria che sembra spiegare bene quello che osserviamo in natura. Questo modello include 6 quarks, 6 leptoni e 13 particelle che trasportano le forze tra quarks e leptoni) a non essere stata ancora osservata.

Tra 200 anni si saprà sfruttare meglio, si spera, l'energia solare, ma è probabile che essa venga affiancata dal nuovo nucleare, con il torio al posto dell'uranio come proposto da Carlo Rubbia. Non tutto sarà scoperto delle leggi della fisica, ma ci saranno sempre eccelsi scienziati come Stephen Hawking in grado di interrogarsi e di rispondere ad alcune delle grandi domande sull'Universo.

L’uomo, con l’invenzione di strumenti che hanno ampliato le sue possibilità di osservazione, negli ultimi due secoli ha scoperto l’esistenza di due nuovi mondi al di fuori della sua dimensione, nell’infinitamente piccolo e nell’infinitamente grande. Poiché l’esperienza quotidiana è limitata ai fenomeni a scala “umana”, quelli a scala microscopica e macroscopica spesso contrastano con il senso comune.

Non voglio qui addentrarmi in una dissertazione sull’infinitamente piccolo e l’infinitamente grande che sono stati trattati ampiamente nei diversi contributi dei partecipanti al Carnevale odierno, ma colgo l’occasione, in qualità di insegnante, per segnalare delle risorse che possono tornare utili sia all’azione didattica che alla lettura e all’approfondimento in generale.

Per  il primo ciclo di istruzione

MORRISON  P. E P., Potenze di dieci, Collana Nuovi Classici della Scienza, Ed. Zanichelli.
L’essenza di questo libro sta nelle quarantadue illustrazioni a piena pagina su fondo nero che si susseguono nelle pagine di destra. Le scene in esse raffigurate presentano un modello visivo della nostra attuale conoscenza dell’Universo, riproducendo, lungo un percorso in linea retta, vari livelli di realtà, in direzione sia del macrocosmo che del microcosmo. A fronte di ciascuna di queste illustrazioni, c’è una pagina di approfondimento in cui si esaminano particolari oggetti di osservazione o la storia della nostra conoscenza. Con lo stesso titolo è disponibile anche una videocassetta, edizioni LE SCIENZE.

PERCORSO N. 115 (1999), I perché della Terra, Catalogo “Da Museo a Museo” edito dal Comune di Bologna, pag. 4.
La Terra nei suoi ingredienti, minerali e rocce, è in continua trasformazione: alcuni cambiamenti sono impercettibili, altri spettacolari, alcuni sono lenti altri rapidi. Ma perché si verificano questi mutamenti? Per comprendere i meccanismi e i processi si adoperano semplici strumenti di fisica e di chimica. La partecipazione attiva dei ragazzi a questo laboratorio di mineralogia sperimentale li farà accostare in modo più consapevole al mondo delle Scienze.

Per il secondo ciclo di istruzione

BERNARDI G., VERONDINI E. (1992), Il mondo alla scala dei 10^-4 m: il nucleo atomico, La Fisica nella Scuola, XXV, 1, p. 1
L’articolo è suddiviso in due parti: nella prima parte, a carattere informativo, vengono illustrate le proprietà fondamentali dei nuclei; nella seconda parte, a carattere didattico, vengono presentati tre schemi in cui calare percorsi didattici differenziati (uno sperimentale, uno storico e uno teorico). Viene anche fornita una bibliografia per eventuali approfondimenti.

HEISENBERG W. (1997), Sviluppo di concetti nella storia della teoria dei quanti, La Fisica nella Scuola, X, 4, p. 167.
Si tratta della traduzione di un articolo di Heisenberg pubblicato sull’American Journal of  Physics nel 1975 in cui il noto fisico descrive la nascita di tre concetti che hanno avuto grande importanza nel suo lavoro: il concetto di stato stazionario discreto, il concetto di stato in generale, il concetto di particella elementare.

LA TEANA F. (1998), La nascita della meccanica quantistica (1900-1926), La Fisica nella Scuola, XXXI, 4/SUP, p.119.
Si tratta di una raccolta commentata di due memorie originali: "Reinterpretazione quantistica delle relazioni cinematiche e meccaniche” di Heisenberg e “La quantizzazione come problema agli autovalori” di Schrödinger.

KRUGLAK H. (1988), Una camera a nebbia a diffusione fatta in casa, La Fisica nella Scuola.

TORALDO DI FRANCIA G. (1996), Universo come oggetto fisico, La Fisica nella scuola, XXIX, 4, p. 186.
Sono presentati i principali problemi fondazionali della cosmologia. In particolare, viene descritta la peculiarità di questo campo della ricerca che ha un solo oggetto da indagare (l’universo) e che non può utilizzare una pratica sperimentale più tipicamente fisica basata sulla riproduzione in laboratorio del fenomeno da studiare.

Sto per terminare questa introduzione, ricordando alcuni importanti eventi scientifici che ebbero luogo nel 1923 (le ultime due cifre sono le stesse dell’edizione settembrina):

- De Broglie espone la meccanica ondulatoria.
- E' scoperto l’effetto Compton.
- Banach elabora la teoria degli spazi vettoriali normali e completi.
- Tricomi pubblica l’equazione omonima che descrive il moto di un oggetto a velocità supersonica.

Concludo l'incipit, lasciandovi il link al celebre video dei favolosi coniugi Eames "Potenze di 10", che descrive  un viaggio immaginario dall'infinitamente grande all'infinitamente piccolo, scalando una potenza di 10 ogni 2 secondi...dai confini dell'Universo all'interno degli atomi.

L'INFINITAMENTE GRANDE

Quando la rota, che tu sempiterni
Desiderato, a sé mi fece atteso,
Con l’armonia che temperi e discerni,
Parvemi tanto, allor, del cielo acceso
De la fiamma del sol, che pioggia o fiume
Lago non fece mai tanto disteso.
(Par I, 76-81)

(L'armonia delle sfere nella Commedia di Dante Alighieri. L’incontro di Dante personaggio con la musica delle sfere avviene entro i primi cento versi della Terza cantica, nel momento in cui egli varca assieme a Beatrice la sfera del fuoco per entrare nel primo cielo, quello della Luna)

Diamo inizio alla kermesse con il primo contributo a cura di Tania Tanfoglio, insegnante di Scienze e autrice del blog Science for passion: "Infinitamente grande, infinitamente piccolo... Dipende dal sistema di riferimento".
La nostra amica simula un viaggio immaginario, avente come punto di partenza il pianeta Terra, per poi spingersi  oltre il sistema solare e comparare la grandezza dei corpi celesti, sottolineando come essa dipenda dal sistema di riferimento scelto.

"Questo è il mio primo post che parla di astronomia- afferma Tania- Ho scelto questo tema perchè, quando guardo il cielo e mi ritrovo ad osservar le stelle, il mio primo pensiero è: "infinitamente grande, infinitamente piccolo...". Infinitamente grande l'Universo, infinitamente piccolo il nostro Pianeta, rispetto a questo spazio sconfinato."


Paolo Pascucci, studioso del cervello e dintorni, dal blog Questione della decisione ci presenta "La supernova più luminosa degli ultimi 30 anni: Ptf11kly", una supernova particolarmente luminosa scoperta assai precocemente dalla Palomar Transient Factory, computer impiegato nell'ambito del programma di sorveglianza del cielo.
Questa giovane supernova appartiene alla Galassia M101, detta anche Galassia Girandola, distante "soltanto" 21 milioni di anni luce e, per tale ragione, facilmente osservabile anche con una strumentazione poco sofisticata.

Rosa Maria Mistretta, giornalista, scrittrice, divulgatrice delle scienze e autrice del blog La scuola del sapere, ci propone l'articolo "Dal microscopico al macroscopico, la natura applica i principi d'economia e di ottimizzazione".

Un titolo esplicativo per un contributo corposo e complesso, in cui Rosa iniziando da Aristole per poi passare a Kant, Euclide, Cartesio, D'Arcy Thompson, Keplero, Escher, evidenzia la ricerca, attraverso le epoche, della regolarità nelle forme della Natura.
"Nella vita quotidiana tutto è riconducibile a forme geometriche regolari ed irregolari, semplici o complesse, simmetriche o asimmetriche. Ad esempio, tutto ciò che si muove è simmetrico: uomini, animali, uccelli, aeroplani. La simmetria è sinonimo di stabilità, d’ordine."

E ancora: "[...] Se la tassellatura si riscontra dal microscopico al macroscopico, forse anche l’Universo potrebbe essere un insieme di tasselli irregolari o regolari sul piano cartesiano cosmico? Per esempio, si considerino i tasselli di un puzzle (l’Universo) in una scatola. C'è una sola disposizione nella quale i tasselli ricostruiscono l'immagine completa, ma invece c’è un grandissimo numero di disposizioni disordinate. Inizialmente i tasselli del puzzle si trovano nella forma ordinata e disegnano un'immagine perfetta. Se si scuote la scatola, la disposizione si troverà in disordine, ma più si scuote la scatola tanto maggiore è la probabilità che anche questi gruppi si rompano ed è sempre più difficile indovinare la natura dell'immagine che i tasselli dovrebbero riprodurre. Il disordine dei tasselli aumenterà probabilmente nel tempo qualora si parta da una condizione iniziale altamente ordinata.[...]


Gabriele Giordano è un intraprendente studente 16enne, appassionato di Astronomia e di Scienza in generale.
Autore del blog Era Futura, ci parla dell' "Universo di tanto in tanto", affrontando un argomento piuttosto complesso: la Cosmologia che ha come campo di indagine l'Universo fisico, la sua struttura e la sua storia.
Vi lascio con la seguente citazione che potrete leggere alla fine del post di Gabriele. Il resto scopritelo da soli.
"L'universo"- scrisse Tryon- "è semplicemente una di quelle cose che accadono di tanto in tanto".

Gianluigi Filippelli, PhD in Fisica e veterano dei Carnevali scientifici, autore del blog Dropsea, ci invia due contributi, per questa sezione:

-"Kepler-16b: quando la fantascienza diventa realtà". Un breve esame della recente scoperta da parte del satellite Kepler di un pianeta, il Kepler-16b, che ruota intorno a una stella doppia, come il famoso Tatooine di Guerre stellari.

-"Simulando la legge di Hubble". Su Physics Education, un insegnante delle scuole superiori inglesi propone un esperimento per realizzare una simulazione della legge di Hubble molto semplice e che non necessita di alcun computer. Un bell'esempio di didattica della fisica!

Giuseppe Auletta, docente esperto di tecnologie didattiche e autore del blog Lavagna interattiva multimediale e Contenuti didattici digitali, partecipa al Carnevale con diversi contributi in linea con i contenuti del suo blog, di cui alcuni inseriti nella sezione dedicata all'infinitamente piccolo e nella sezione extra moenia, che raccoglie le proposte non strettamente pertinenti al tema del Carnevale:

- "Dal Sole alla Terra - Il fantastico viaggio di Nino, il neutrino", filmato realizzato da Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

Luca di Fino, al suo primo Carnevale della Fisica, è un ricercatore che lavora presso l’Università di Roma Tor Vergata all’esperimento ALTEA. Gestisce il blog Background noise e partecipa al Carnevale con due post. Nel primo, dal titolo "La radiazione nell’atmosfera misurata da Stratospera", ci presenta un grande risultato raggiunto da un piccolo team di appassionati. Leggiamolo così come lo introduce l'autore:

"Vi ho già parlato (qui) del terzo lancio di un pallone amatoriale da parte del team di  Stratospera che ha raggiunto la quota record di 39610 metri (primo posto nella classifica italiana dei lanci di palloni amatoriali e quarto posto in quella mondiale).

Ma questi lanci sono interessanti perché trasportano un payload con una fotocamera per le riprese di foto e video e un contatore geiger HADARP, per cui è possibile riprendere degli spettacolari panorami, simili a quelli visti dagli astronauti durante le missioni spaziali, ed effettuare misure del livello di radiazione nell’atmosfera."

Roberto Flaibani de "Il trediscesimo cavaliere" ci propone l'articolo "I primi passi verso l’industrializzazione dello Spazio", scritto dal giovane Canio Di Turi, che fa il suo ingresso nella redazione del Tredicesimo Cavaliere e nella blogsfera. Canio è in possesso di un solido curriculum universitario in Ingegneria Aerospaziale

Ne riporto fedelmente l'abstract inviato:

"Il concetto di in situ propellant production (ISPP) fa parte di una più grande categoria: in situ resources utilization (ISRU). Tale approccio prevede l’utilizzo di risorse locali per provvedere alle più varie necessità, quali il supporto vitale di un’eventuale missione pilotata, la fornitura di energia per gli impianti di un avanposto, e appunto la produzione di propellenti per ogni uso.  La strategia ISRU-ISPP  è vecchia quanto l'astronautica ma la sua prima applicazione è anche l'unica, per il momento:  si tratta ovviamente delle celle fotovoltaiche, che trasformano in elettricità  la risorsa più ubiqua ed economica che ci sia: la luce del sole.
Oggi possediamo una conoscenza più approfondita del Sistema Solare e una tecnologia ben più  avanzata di quella che rese possibile  la costruzione delle prime celle fotovoltaiche negli anni '60.
L'approccio ISRU-ISPP generalizzato potrebbe permettere alle agenzie spaziali di ridurre drasticamente i costi, e compiere i primi passi verso l'industrializzazione dello spazio  nella prospettiva della nascita di una futura società spaziale."

L'INFINITAMENTE PICCOLO

Silvano Cavallina, esperto di sistemi informativi e IT Director presso una holding che controlla alcune industrie operanti nel settore dei biopolimeri, ama la scienza in generale. E' autore di Soc1000 Blog dalle cui pagine ci segnala il contributo "LHC, la più grande e complessa macchina mai costruita dall’uomo", nel quale descrive l'acceleratore di particelle più grande e potente finora realizzato.

[...]Serve a scoprire di che cosa è fatta la stragrande maggioranza della materia e dell’energia contenuta nell’Universo. Oggi sappiamo solo che esiste molta materia oscura e molta energia oscura, ma non sappiamo di che cosa sono fatte. Ma LHC potrebbe scoprire anche l’esistenza di particelle supersimmetriche e spingerci a pensare che l’Universo non sia fatto delle sole quattro dimensioni che percepiamo (destra-sinistra, alto-basso, avanti-indietro, più la dimensione del tempo) ma di molte altre dimensioni a noi invisibili, arrotolate su stesse. LHC potrebbe “vedere” anche il famoso bosone di Higgs [...]

Sabrina Masiero, PhD in Astronomia, lavora presso l'Università di Padova e divulga la Scienza dalle pagine del blog Tuttidentro. Ci presenta "La coesione della materia", un post che tratta sapientemente e in forma accessibile  come e perché agiscono le forze di coesione all'interno della materia.

"E’ ben noto che la forza elettrica è di gran lunga superiore alla forza di gravità nella scala di intensità delle forze fondamentali. La forza esercitata tra la carica positiva di un protone del nucleo e quella negativa di un elettrone orbitante attorno al nucleo è dell’ordine di miliardi di milioni di volte (10^39) maggiore della forza di attrazione gravitazionale esercitata tra le masse delle due particelle. Questa superiorità vale solo a livello microscopico. A livello macroscopico, o per meglio dire, a livello cosmico, la forza di gravità diventa predominante non solo sulla forza elettrica ma su tutte le altre forze fondamentali presenti in natura."


Ancora Paolo Pascucci con due contributi:

"Velocità di evaporazione di una goccia di caffè": "La ricerca stabilisce che particelle colloidali sospese in un liquido, come appunto in una goccia di caffè, quando si riduce la superficie di evaporazione, si accatastano in maniera caotica, mentre inizialmente seguivano un'organizzazione ordinata. Questo fatto è dovuto ad una singolarità: un aumento della velocità di flusso. Il mio interesse riguarda, come spesso mi succede, l'analogia di questi fenomeni con quelli elettrochimici che interessano il cervello."

Diffusione di un ferrofluido su bolle di sapone: "Un video sul movimento capillare e dovuto al magnetismo di un ferrofluido su bolle di sapone trattate. Oltre la bellezza estetica, ancora una volta comprendere le dinamiche dei flussi di micro o nanoparticelle è interessante per le analogie con quello che avviene a livello cerebrale."

Alessio Cimarelli, a.k.a. jenkin, Vice-presidente dell'associazione Accatagliato e della sezione Rome Young Minds della EPS, Amministratore del sito accatagliato.org e autore del blog vortexvacui,  ci presenta il sesto numero di Accastampato, per la prima volta disponibile in formato cartace oltre che digitale. E' prevista la sua distribuzione a Roma e dintorni nell'ambito della Notte Europea dei Ricercatori.

Si tratta di un numero tematico dedicato al neutrino. Tra gli articoli del sesto numero, Alessio segnala, in particolare, "I messaggeri dell'Universo" di Irene Di Palma, in cui si discute di astronomia multi-messaggero e di misure in coincidenza di neutrini astrofisici e onde gravitazionali. Altri pezzi, in tema con l'infinitamente piccolo, sono "Antares" e "Borexino", con telescopi enormi per vedere oggetti piccolissimi...

Come anticipato prima, ecco i contributi di Giuseppe Auletta per questa sezione, tre esperimenti realizzati da ENISCUOLA:

- "Capillarità"

- "Disco di Newton"

- "Prove di densità"

Palmiro Poltronieri, PhD in Biologia e ricercatore presso il CNR-ISPA, autore del blog Knedliky, ci presenta un articolo da titolo un po' curioso "Immagini, cartoons", in cui il tema delll'infinitamente piccolo è declinato attraverso un mix di elementi di biologia, spunti di cristallografia e cenni all'entropia.
In un passaggio dell'articolo, emergono le seguenti considerazioni:
"[...]Quindi, tornando al problema iniziale, la domanda è come fanno delle molecole lunghe e contenenti gruppi fostato [il DNA], con cariche negative sui carbossili e sugli ioni fostato, a rimanere compatte e a non respingersi tra loro, e quali analisi fisiche e chimiche hanno permesso di trovare la soluzione a queste domande
La presenza di cariche positive sugli ammino acidi lisina e arginina, nelle proteine istoniche, e la formazione di legami elettrostatici con i gruppi fosfato riesce a neutralizzare la tendenza a respingersi insita nel filamento di DNA e dell'RNA virale.
Come in un nucleo atomico non sarebbe possibile tenere insieme diversi protoni carichi, altrettanti neutroni e gli elettroni con cariche opposte ai protoni, se il numero di queste cariche elettriche non fosse bilanciato (e formati dalle diverse particelle di varia natura, alla base della fisica quantistica)[...]"


Erasmo Modica, docente di matematica e fisica e autore del blog Matematica ci parla di Chiralità, declinata negli ambiti: matematico, chimico, fisico...e affettivo!
Leggiamo alcuni brevi passaggi del post dedicato:

"[...]Il termine chiralità deriva dal greco χείρ  (=mano) ed è utilizzato per indicare la proprietà appartenente a tutti i corpi aventi un’immagine speculare non sovrapponibile a sé. Esso fu introdotto da Sir L. Thompson, Lord Kelvin (1824-1907) in questi termini: «I call any geometrical figure, or group of points, chiral, and say that it has chirality, if its image in a plane mirror,  ideally realized, cannot be brought to coincide with itself».[...]

[...]In fisica, un sistema è detto chirale se, sottoposto ad una trasformazione di parità, viene trasformato nel sistema avente chiralità opposta. Una trasformazione è quindi chirale se trasforma un sistema con una chiralità definita in un altro avente la stessa chiralità.[...]

[...]Allontanandoci dall’ambito puramente scientifico, anche il nostro sistema affettivo è un sistema chiralico destrorso o sinistrorso, in quanto riguarda affetti contrapposti che integrano le espressioni positive con quelle negative.[...]"

Non poteva mancare un post sui neutrini (non è l'unico in questa edizione, ma solo il primo)! Enrico Bo, autore del blog  Soffia il vento dell'est, ci presenta "Il neutrino corre troppo" e lo fa in maniera non canonica, come vi potreste aspettare dato l'argomento. Enrico è una penna fine: basta spulciare ne "Il negozio di Enrico" per rendersi conto di quanto gli venga facile scrivere. Il "neutrino di Enrico", benché conservi i suoi connotati ben noti e di non facile lettura, si presenta come un tipo simpatico e divertente...pur se un po' sfuggente e sempre in corsa.

L'incipit del post:"L'argomento pare davvero di grande importanza, quindi va da sé che un blog di servizio come questo debba occuparsene. Essendo anche un blog tuttologo, si rivolge ad una platea generica senza competenze specifiche (come il suo autore del resto) quindi la chiacchierata non potrà essere che un po' "suinis generis" e raffazzonata quanto basta, ma da me non potete pretendere di più.

Un altro passaggio:"Ora, benché di famiglia sia un fermione, tutta bravissima gente per carità, è del ramo dei leptoni, il più chiacchierato e strano, non certo come la pecora nera della famiglia, il famigerato bosone di Higgs che pur ciccione come è, nessuno sa dove si sia nascosto, anche se lo cercano tutti perché deve aver fatto  un sacco di porcherie e quindi deve rispondere alla società delle sue malefatte. Ma tornando al nostro neutrino, bisogna dire che è un tremendo intrigante, si imbuca dappertutto con facilità e non lo ferma nessuno."

Beh, penso ve ne siate fatta un'idea!

Aldo Piombino, geologo e divulgatore scientifico, autore del blog Scienze  e dintorni, partecipa, se non ricordo male, per la prima volta al Carnevale della Fisica (correggimi, Aldo, se sbaglio) con il contributo  "Ridurre l'inquinamento atmosferico con il nanobiossido di titanio e un strumento tutto italiano per testare l'efficienza del processo", titolo che evoca suggestioni "wertmulleriane", ma l'argomento è al contrario impegnato. Ecco a voi come lo presenta l'autore:
"Torno dopo tanto a parlare di nanotecnologie, un mondo a cui mi sto in parte avvicinando, per presentare un nuovo macchinario – tutto italiano – che è stato realizzato per testare le vernici al TiO2 in nanoparticelle. Questo composto infatti ha la fantastica proprietà di combattere l'inquinamento: quando viene colpito da radiazioni ultraviolette libera degli elettroni e le reazioni di questi elettroni con l'ossigeno e l'umidità dell'aria generano radicali liberi che catalizzano reazioni di ossido-riduzione capaci di distruggere diverse sostanze inquinanti, fra i quali i NOx e altri composti volatili. Per testare l'efficacia di vari supporti a vari spettri luminosi e con varie sostanze inquinanti una azienda toscana ha ideato e costruito un sistema capace di evidenziare la velocità delle reazioni e definire in vari casi la miglior accoppiata spettro luminoso – supporto trattato in vari ambienti e con varie sostanze inquinanti, denominato fotoreattore. Ne parlo volentieri perchè anche questa è la dimostrazione che in Italia c'è ancora spazio per chi fa alta tecnologia."


Ancora Gianluigi Filippelli con il contributo "In corsa con i neutrini", in cui cerca di spiegare in breve perché la relatività speciale non verrebbe toccata dalla scoperta di OPERA mentre ad essere interessati sarebbero altri ambiti.

E adesso una bella sorpresa con la partecipazione di Maurizio Codogno, aka .mau., il padre del Carnevale della Matematica made in Italy. Che piacere! .mau. da queste parti inusitate (a suo dire!)? E' colpa dei neutrini superluminali, che noi invece ringraziamo per averci portato .mau.
E che cosa ci racconta di bello Maurizio Codogno? Sicuramente qualcosina in più, da matematico par suo, su "Neutrini frettolosi. Scienziati pure. Per non dir dei giornalisti...". Ma quanta fretta, ragazzi!
Io penso che le cose ce le spiega proprio per bene. Leggete un estratto dal suo post pubblicato su Notiziole di .mau.:
"Se volete capire qualcosa in più di quello che è successo, vi consiglio di leggere quelli che ne sanno: Borborigmi, Keplero, Le Scienze. Io provo a dare un riassunto per i miei lettori, ma non fidatevi troppo!
I neutrini sono particelle subatomiche - di tanti tipi diversi, tra l'altro - che sono sempre stati un mistero, per l'ottima ragione che interagiscono molto poco con il resto della materia: all'inizio si credeva che non avessero massa, poi esperimenti molto precisi hanno stabilito che hanno una massa, anche se davvero minuscola: ce ne vogliono tipo tra 100000 e un milione per raggiungere quella di un elettrone, e un margine di errore così ampio fa capire come non sia proprio facile misurarli."

Credete che le sorprese siano finite? Certo che no! Ritorna, dopo un assenza di lunghi mesi, Mauro Antonetti matematico pure lui e penna deliziosa che ci ha regalato tante belle pagine sul suo blog Matematica, scrittura, gatti...e poi e poi..
Di che cosa ci parla, Mauro? Presto detto "Dell'infinito (e di altro)", un post sull'infinitamente grande e piccolo, con una dissertazione sugli ultimi avvenimenti tra Ginevra, Gran Sasso e il MIUR. Ancora? Tranquilli! Il taglio dato da Mauro è differente da quello che si potrebbe immaginare. E sapete perché? Il nostro oltre che matematico è anche scrittore e poeta (non ho mai saputo se dipinge pure, ad essere sincera...) e questa sua vena poetica e letteraria permea il lungo articolo. Esordisce, infatti, con "L'infinito" leopardiano per poi chiamare in causa Galielo, Pascal e altri personaggi di simil levatura...ma ad un certo punto si interrompe per colpa del neutrino superluminale, dispettoso che non è altro, come si evince dalle seguenti affermazioni:
"Giunto a questo punto, stavo per proseguire nella narrazione di cosa si è scoperto successivamente nei due regni contrapposti dell'infinitamente grande e dell'infinitamente piccolo, quando come un fulmine a ciel sereno è scoppiata la “bomba” mediatica dei neutrini superluminali. Penso che chi mi legge capisca che sto parlando degli esperimenti che sono stati compiuti tra il Cern di Ginevra e il laboratorio del Gran Sasso, con la comunicazione che sarebbe stata misurata una velocità dei neutrini (quelli di tipo mu) superiore a quella della luce."

Capiamo, Mauro, capiamo...

Ancora un articolo sui neutrini da IncredibleButTrue di Lucia Marino, professionista nel settore Ricerca, che presenta in tutto tre contributi:

- "SOS Neutrinos" di Cla, amica di Lucia, (che precisa con chiarezza di essere laureata in lettere e non in fisica!) che, invece no è laureata e dottorata in Fisica come precisa Lucia nei commenti! E infatti la nostra amica non si sofferma sugli aspetti scientifici delle sfuggenti quanto veloci particelle, bensì cita e commenta in modo simpatico i vari sproloqui circolati sui media in questo periodo, citando anche delle cose serie.
A questo punto mi devo scusare per i refusi e l'errata interpretazione del post (mi auguro non ci siano altri paticci). A mia parziale giustificazione, la febbre alta che ha pensato bene di disturbarmi in questi giorni in cui è capitato l'allestimento del Carnevale.

- "La Fisica al minuto ovverosia sessanta secondi per un concetto", la dualità onda/particella in un filmato.

- "Ritorno a Flatlandia" in cui si parla di Graphene: Materials in the Flatland

Pensavate che fosse finita con i neutrini? E' invece no! Sono proprio dappertutto. Ce ne parla ancora Leonardo Petrillo, studente al primo anno di Fisica, dal suo blog Scienza e Musica in un lungo e interessante articolo "Neutrini: Più veloci della luce?", relativo alla trattazione delle caratteristiche fondamentali dei neutrini, della teoria del neutrino di Ettore Majorana, con accenni al concetto di chiralità, prendendo spunto dalle recenti notizie.
Riporto un passaggio del citato articolo, riferito allo scritto di Joao Magueijo nel saggio "La particella mancante":
"Secondo Ettore il neutrino è indistinguibile dall'antineutrino, la particella e la sua antiparticella coincidono. Egli asserì con audacia che un neutrino a ritroso nel tempo è uguale a un neutrino in avanti nel tempo. Quel che viene chiamato neutrino è in realtà la sovrapposizione di particelle che si muovono sia avanti sia a ritroso nel tempo, in ugual misura, ovvero con uguali probabilità, senza asimmetria. Pensavate che il gatto di Schrödinger, incerto del proprio stato, vivo o morto, fosse schizofrenico? Ebbene, il neutrino di Ettore è peggio: è una sovrapposizione psicotica di frecce del tempo antagoniste resa possibile dalla capacità quantistica di sovrapporre stati contrapposti [...]"
Infine, Leonardo segnala un secondo post che ha già partecipato ad una trascorsa edizione del Carnevale. Vi riporto le sue parole:" Inoltre, siccome il tema di questo Carnevale della Fisica è l'infinitamente piccolo e l'infinitamente grande, vorrei segnalare anche un altro articolo, dal titolo "I rapporti in scala nell'Universo", che ha già partecipato al Carnevale della Fisica n.7, ma che trovo perfettamente attinente con la suddetta interessante tematica."

Perché no? A volte repetita iuvant.

Dall'Associazione Culturale Chimicare, il presidente Franco Rosso invia un interessante e corposo contributo, intitolato "Dal micro al macro: le ragioni molecolari delle proprietà dei materiali".
Riporto di seguito l'abstract che accompagna l'articolo:
"Le proprietà degli oggetti con i quali abbiamo a che fare nella nostra vita quotidiana, o meglio le caratteristiche dei materiali dei quali sono costituiti e che stanno alla base della loro funzione, deriva dalle proprietà delle molecole che compongono questi stessi materiali.
Le caratteristiche e le proprietà delle molecole si riflettono, amplificate, nelle proprietà macroscopiche, queste sì percepibili con i nostri sensi, degli oggetti che si compongono di queste molecole. Una buona parte delle proprietà percepibili dei materiali, con i quali abbiamo a che fare nella nostra vita quotidiana, dipende infatti non tanto dalla natura ultima delle molecole che li compongono (ovvero dalla loro specifica identità chimica) quanto dal modo con cui queste molecole interagiscono tra loro.
Caratteristiche conformazionali statiche o transienti, interazioni secondarie (di tipo non reattivo) fra molecole prossimali e, più in generale, la formazione e la modifica di addotti supramolecolari, costituiscono per lo più l’anello di congiunzione tra il mondo microscopico e quello macroscopico e segnano il passaggio fra la descrizione in termini quantomeccanici, prevalente a livello atomico e di piccole molecole, a quello che fa riferimento alla meccanica tradizionale, tipico delle macromolecole, fino alla scienza dei materiali."

La Redazione di Gravità Zero propone "NEUTRINI PIU' VELOCI DELLA LUCE? FORSE, MA EINSTEIN CONTINUA AD AVERE RAGIONE", scritto dal direttore scientifico Massimo Auci, fisico e scienziato, autore di numerosi contributi in elettrodinamica e di una interpretazione elettromagnetica di diversi fenomeni quantistici, che ha lavorato dal 1981 al 1990  con il gruppo di astronomia neutrinica presso i Laboratori del Monte Bianco e al CERN di Ginevra.
Tra altre bellissime cose, (riporto da Wikipedia) [...] nel 1999 ha proposto una descrizione elettromagnetica della quantizzazione dell'energia e della quantità di moto di un fotone, del principio di indeterminazione di Heisenberg e dello spin, stimolando anche una reinterpretazione fenomenologica delle basi teoriche della meccanica quantistica.
Nella teoria di Bridge (nome proposto dallo stesso autore), il fotone è il risultato della localizzazione spazio-temporale di quantità di moto ed energia da parte di una sorgente elettromagnetica (reale o virtuale) di tipo dipolare. Pur usando formalismi compatibili sia con l'elettrodinamica classica sia con la meccanica quantistica, la teoria di Bridge prevede risultati concettualmente nuovi, in quanto esamina l'emissione elettromagnetica della sorgente non dal punto di vista macroscopico oggettivo ma dal punto di vista microscopico di un osservatore locale. Nel modello, l'energia e la quantità di moto localizzate dalla sorgente sono in accordo con quelle previste dalla meccanica quantistica per un fotone.[...]
Ho riportato una presentazione più dettagliata dell'autore per significare che il contenuto dell'articolo proviene da uno studioso in possesso di profonda cognizione di causa e, per tale ragione, utile a fare chiarezza sulla questione controversa dei neutrini superluminali. E poi, riconosciamolo, in quanti si trovano citati su Wikipedia?
In estrema sintesi, Massimo Auci sostiene che chi crede che, ad ogni nuova scoperta della scienza di oggi, corrisponda la cancellazione delle conoscenze di ieri si sbaglia.
Ora, sotto la spinta dell'emozione, stiamo assistendo da parte di giornalisti, gente comune, ma anche da parte di colleghi a delle affermazioni a volte insensate e a volte grottesche.

Segnalo da Gravità Zero "I NEUTRINI BATTONO IN VELOCITA' LA LUCE? SEMINARIO ALLA SCUOLA DI OTRANTO": il risultato è talmente clamoroso da richiedere nuove indagini e misure indipendenti.
Se ne è discusso il 23 settembre nel Seminario di Fisica svoltosi ad Otranto dal 21 al 27 settembre.



DALL'INFINITAMENTE PICCOLO ALL'INFINITAMENTE GRANDE E RITORNO...

Il secondo post di Luca di Fino, dal titolo "Come ALTEA vede i raggi cosmici: lo spettro di energia", riguarda lo spettro di energia dei raggi cosmici appunto!

Riporto di seguito la presentazione a cura dell'autore:
Questo post parteciperà al 23° Carnevale della Fisica. Il tema è “L’infinitamente grande e l’infinitamente piccolo” e quale argomento meglio delle astroparticelle (la scienza che studia i raggi cosmici) può ritenersi più consono? E’ infatti dallo studio di queste particelle piccolissime che attraversano il cosmo che possiamo comprendere meccanismi astrofisici remoti e cercare indizi per l’esistenza della materia oscura, possibile inizio di una nuova fisica e strettamente legata con l’evoluzione e la dinamica dell’universo intero.

Orfeo Morello, ingegnere informatico ed esperto di tecnologie web, al suo primo Carnevale, è il curatore del blog Vera Scienza e ci propone un contributo il cui titolo "L'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo a confronto, dove giunge la conoscenza ultima della struttura della realtà in cui viviamo" evoca suggestioni vagamente "wertmulleriane" analogamente al contributo di Aldo Piombino. Forse non sarete d'accordo con questa affermazione, ma è la mia personale impressione.

Antonio Zoppetti, uno dei pionieri dell'editoria elettronica italiana, curatore del primo dizionario italiano in cd-rom (Vocabolario della lingua italiana di Devoto e Oli Editel-Le Monnier, 1993), autore di numerose pubblicazioni ipermediali in cd-rom e su WEB, segnala dal sito Villaggio globale un lavoro ipertestuale "Dal Micro al Macro - Viaggio nella gerarchia delle dimensioni dell'universo attraverso la potenza di 10". Si parte dalle dimensioni del metro e si può  zoomare fino ai quasar, o rimpicciolire sino ai quark in un viaggio nelle dimensioni, con la potenza di 10.

Emanuele Francesco Pecora, 28enne fisico catanese e ricercatore attualmente con la posizione di PostDoctoral Associate - Boston University (complimenti vivissimi, Emanuele), è stato molto gentile ad accettare il mio invito a partecipare ed è riuscito a trovare il tempo di scrivere il bellissimo post "L'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo", con accenti spiccatamente divulgativi e accessibili ad un vasto pubblico di lettori.

Riporto alcuni passaggi del suo articolo.

"Pensate ad un atomo e ad un pianeta. Cosa hanno in comune?
Credo che la risposta della maggior parte di voi sia "Nulla!". E in effetti hanno ben poco in comune: le dimensioni innanzitutto: la terra ad esempio ha un raggio di oltre 6300 km, mentre un atomo ha all'incirca un raggio di qualche decimiliardesimo di metro. [...]"

"[...]Niente di più falso: le leggi della fisica con cui descriviamo la natura sono estremamente armoniose e in grado di descrivere tutti i fenomeni, dal più piccolo al più grande, in maniera omogenea seppur con delle approssimazioni. E spesso sono proprio quei fenomeni che non dipendono dalla dimensione del sistema a suscitare l'interesse dei fisici.[...]"

"[...]Si pensa ad esempio che lo stato primordiale dell'universo fosse fortemente simmetrico e che la sua evoluzione sia stata contraddistinta da una serie di transizioni di fase attraverso le quali si sono poi formate le particelle elementari oggi note e oggetti di tanti studi. Da questo punto di vista l'infinitamente grande dell'universo e l'infinitamente piccolo delle particelle subnucleari non sono cose così diverse![...]"

SPUNTI DI  DIDATTICA

In questa sezione, figurano dei percorsi e dei suggerimenti di natura didattica su come affrontare in classe il tema del Carnevale.

Apre la serie Cristina Sperlari, giovane maestra, estroversa e creativa, la cui vena vygotskyana potete apprezzare a tutto tondo negli articoli pubblicati nel suo interessante blog Il piccolo Friedrich.
Cristina ha gradito, a suo dire, il tema di questa edizione al punto da scegliere di utilizzare come titolo per il suo contributo: "Infinitamente grande, infinitamente piccolo".
L'articolo non è altro che una personale riflessione sul "salire e scendere le scale dimensionali", sfruttando questa fondamentale tematica per fare scienza anche a scuola con i bambini. All'interno dell'articolo, oltre ai riferimenti teorici  "per insegnanti", vengono proposti i link a tre attività pratiche (descritte nel blog) che si possono realizzare a scuola e che fanno riferimento alle dimensioni dell'infinitamente grande e dell'infinitamente piccolo.
Per quanto riguarda l'infinitamente grande, nell'articolo vengono segnalate:
- l'attività "Il Sidereus Nuncius di Galileo Galilei raccontato ai bambini", articolo di qualche mese fa, che si ricollega benissimo al fatto di "ampliare la vista" per "osservare il più grande possibile";
-"Il sistema solare in scala", articolo stavolta nuovo in cui l'autrice racconta un'esperienza di confronto tra grandezze "enormi" come quelle dei pianeti del Sistema solare, svolta in alcune classi "alte" della scuola primaria.
Per quanto riguarda, invece, l'infinitamente piccolo, il riferimento nell'articolo va all'attività "Microscopiche vedute", altra esperienza facilmente riproponibile nelle classi della scuola primaria, in cui si può notare com'è semplice realizzare un'osservazione "in piccolo" attraverso un microscopio e qualche pezzo di carta stampata.

Segue il contributo di Rosalba Cocco, maestra con la passione per le scienze che cerca di trasmettere ai suoi piccoli alunni, con approccio learning by doing.
Maestra Rosalba ha preso spunto dall'attualità per raccontare ai suoi bambini  cosa è accaduto  nei laboratori del Cern con il progetto Opera. E', infatti, convinta che raccontare  gli aspetti legati alla ricerca aiuti a comprendere  la pratica del metodo scientifico: lavoro paziente fatto di rallentamenti e di improvvisi slanci, mai di conclusioni affrettate. Tale principio va trasmesso anche agli studenti. Per la scuola alcuni eventi scientifici rappresentano preziose occasioni per allacciarsi a quanto accade, un modo per partecipare seppur indirettamente al dibattito in corso.
Questo ed altro ce lo racconta dal blog Crescere creativamente, nel post "I neutrini spiegati ai bambini". 

 La rassegna didattica si conclude con due miei contributi:
- Un Sistema Solare...In Miniatura (Ovvero come simulare il sistema solare in un corridoio)
E' il racconto, attraverso la voce dei ragazzi, di una esperienza vissuta un po' di tempo fa e che si collega ad uno dei post di Cristina.
L'incipit del racconto:" Il 21 e il 22 aprile scorsi siamo andati alla Palestra della Scienza di Faenza, una mostra di oggetti ed esperimenti scientifici che ha molto appassionato noi ragazzi delle classi 2° A e 2° B. Tra le tante attrattive, ci ha colpito il sistema solare in miniatura riprodotto in un lungo corridoio dell'edificio e penzolante dal soffitto!
Ci siamo fatti raccontare dalla guida il procedimento adottato per riuscire ad ottenere un tale risultato e abbiamo pensato di proporvelo in questo articolo perché potrebbe essere utile a qualcuno che fosse interessato a riprodurlo nella sua scuola.
Allora la guida ci ha raccontato che per riuscire a fare entrare in un corridoio, lungo 16 metri, gli oggetti del  sistema solare visibili  ad occhio nudo dalla Terra si è dovuto affrontare il problema della sua RIDUZIONE IN SCALA.
Per sfruttare al meglio la lunghezza del corridoio (16 m) si è reso necessario utilizzare un rapporto di riduzione basato sulla distanza SOLE - SATURNO, i due oggetti più distanti (tra quelli percepibili ad occhio nudo) [...]"

- Prof, Che Cosa Sono I Neutrini?...Un Momento, Ragazzi

E' evidente a che cosa si riferisce il titolo del post, nel quale ho cercato di svolgere un'analisi su come introdurre l'argomento a scuola, in risposta all'inevitabile domanda dei ragazzi su questo evento scientifico, che ha tanto fatto discutere la blogosfera e la cui eco non si è ancora spenta. Il post è anche occasione per fornire spunti di riflessione e risorse sia bibliografiche che sitografiche per l'approfondimento, a differenti livelli, dei docenti.

SUGGESTIONI ARTISTICHE E CONSIDERAZIONI SOCIOLOGICHE

Dopo la didattica, le intersezioni con l'arte che non possono non essere graditi.

Nell'Atelier delle Attività Espressive di Carla Citarella possiamo leggere "Leonardo da Vinci: Un Equilibrio tra Scienza e Arte", il cui titolo suscita emozioni e sensazioni di bel vedere, bel sentire e ben sperare...


Vi propongo qui un passaggio del bel post di Carla che fa risaltare lo spirito leonardesco innovatore e versatile: lo spirito di sommo artista e sommo scienziato che riusciva a cogliere in un continuum aspetti dei fenomeni e della realtà, che ad altri sfuggivano, per poi trasporli mirabilmente nell'ambito artistico.

"Riusciva a vedere cose lontanissime, correlazioni grandiose, che altri non riuscivano a vedere.  E sapete il perche? Perché immaginava il mondo naturale in tutta la sua complessità: una nuova percezione dello spazio, condizionata e governata da un insieme di fenomeni.

Nel contempo la sua mente ne spiegava le ragioni e smontava il meccanismo: lo spazio si riempiva così di tutte le relazioni, di tutti i movimenti, e delle tracce che lasciano questi movimenti, delle vibrazioni originate da un fiore mentre si dondola al vento, e della consistenza del vento. “Grossezza dell’aria”, diceva Leonardo, volendo con ciò intendere come l’atmosfera sia piena di tutti questi palpiti, e come la rappresentazione pittorica del mondo non può venire col semplice contorno di linee che definiscono e isolano gli oggetti o le figure, allorché oggetti, figure e paesaggio sono tutti elementi accordati l’uno  all’altro, agglutinati,  quasi nello stesso spazio, da un infinito complesso di vibrazioni."

Se Carla Citarella ci propone suggestioni artistiche e l'intersezione di queste con la Scienza, Giuseppe Deliso risponde, dal suo interessante blog Discoveryoursound, con "natura umana e semplificazione dell’infinitamente grande".
Giuseppe è un bravissimo chitarrista che si occupa di diverse cose: sicuramente ama la Scienza ed è interessato a comprendere le dinamiche umane e sociologiche, come si può dedurre dal suo articolo, in cui affronta l'infinitamente grande sotto tali aspetti. Non si tratta di Fisica, mi direte. E' vero...però il principio di Pareto può essere applicato a svariati campi di interesse, tra cui l'innovazione e la ricerca.
Non mancano altri elementi su cui riflettere; ve ne offro un assaggino che rappresenta la conclusione di un ragionamento condivisibile che non vi svelo:
"La morale, è che sia che si tratti di problem solving, di management, leadership, marketing & business, esiste un percorso. Rivoluzionario. Soddisfacente. Dove un “insignificante” piccolo attira a sè un infinitamente grande.

EXTRA MOENIA

In questa sezione, ho inserito i contributi non strettamente a tema, ma come sempre molto graditi.


Gianluigi Filippelli propone:

- "Fisica e filosofia", recensione dell'omonimo, ottimo libro di Heisenberg sul rapporto tra la fisica e la filosofia e sul ruolo dello scienziato nel futuro. Un libro ancora attuale.

- La segnalazione del bando  per le Olimpiadi italiane di Astronomia 2012.


Ancora di Giuseppe Auletta:

- "Un iceberg domestico", l'ennesimo esperimento realizzato da ENISCUOLA.

Da Gravità Zero, Claudio Pasqua, giornalista scientifico e fondatore del Carnevale della Fisica italiano, segnala questo bellissimo video "MICHAEL SHERMER SUL CREDERE A COSE STRANE": una divertente TED Conference da mostrare a coloro che credono ancora a fenomeni  pseudoscientifici e soprannaturali.

Di mia iniziativa, segnalo due post dedicati da Gravità Zero all'importante XXIII seminario della Scuola di Otranto:

- PUBLIC OUTREACH, KNOWLEDGE & TECHNOLOGY TRANSFER: IL DISTI ALLA SCUOLA DI OTRANTO. Dal 21 al 27 settembre 2011 a Serra degli Alimini (Otranto) si è svolto il XXIII SEMINARIO NAZIONALE di FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE, quest'anno dedicato anche alla Comunicazione scientifica, alle Relazioni con media e al grande pubblico e alle imprese (a cura del DISTI).
Il Seminario Nazionale di Fisica Nucleare e Subnucleare, prossimo al traguardo dei 25 anni, svolge un ruolo pionieristico nell´affrontare sia tematiche scientifiche di base che argomenti di interesse applicativo, socio-economico ed industriale.

- COME SI COMUNICA LA SCIENZA? OPPORTUNITA' E RISCHI

Insieme a Beatrice Bressan (science writer e researcher), Claudio Pasqua è stato invitato il 27 settembre a parlare al XXIII seminario della Scuola di Otranto su temi quali "Comunicazione scientifica, relazioni con media, pubblico e imprese". In particolare gli è stato chiesto di spiegare come si comunica in maniera efficace e quali siano le nuove opportunità offerte dal Web e rischi connessi, nonché del ruolo della nuova figura del ricercatore comunicatore.

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Prima di concludere, vi comunico che l'edizione di ottobre del Carnevale della Fisica sarà ospitata da Cristina Sperlari sul suo blog Il piccolo Friedrich. Il tema scelto, non vincolante, è "Sperimentare".

Siamo giunti al termine cari amici: ringrazio tutti voi che avete partecipato numerosi (penso siate una trentina), rendendo possibile questa kermesse di inizio autunno e allietandola con i vostri magnifici contributi.


AGGIORNAMENTO DELLE ORE 00.14

A carnevale pubblicato, giungono i contributi di Marco Fulvio Barozzi autore del blog Popinga. Faccio uno strappo alla regola...però non vi ci abituate, eh!

Perché di notte il cielo è buio?  – La domanda apparentemente banale, formulata da Keplero nel 1610 e oggi nota come “paradosso di Olbers”, consente di ripercorrere gli sviluppi dell’astronomia e della cosmologia negli ultimi tre secoli, con la sorprendente incursione di uno scrittore visionario ma informato come Edgar Allan Poe.

Shakespeare e la supernova di Tycho – La scena iniziale dell’Amleto potrebbe contenere un accenno all’avvistamento della supernova N1572, uno degli eventi celesti più spettacolari di tutta la storia dell’astronomia, che diede la fama a Tycho Brahe.

Qualche rima sul neutrino – Una manciata di rime tra l’umoristico e il didattico sulla notizia scientifica più importante del mese, con un immancabile riferimento al tunnel più famoso del governo Berlusconi.

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Le immagini della sezione "L'infinitamente grande" sono, in ordine:

Van Gogh, “Notte stellata”
Van Gogh, “Luna che sorge”, celebre dipinto realizzato a Saint Rémy de Provence, nel sud della Francia, e custodito oggi al Kröller-Müller Museum di Otterlo, in Olanda
Raffaello, "L' astronomia" (1508), Roma, Palazzi Vaticani Stanza della Segnatura.