(non) Carnevale della Fisica #20

Benvenuti al (non) Carnevale della Fisica #20!

In questa edizione non c'è un tema prestabilito, ma non posso passare alla presentazione degli articoli selezionati senza un cenno al Premio Nobel 2016 per la Fisica.
Anche se Gianluigi ne ha parlato nell'edizione precedente, voglio parlarne un po' anch'io.

A proposito, alcune curiosità riguardo ai premi assegnati in questo campo:

► nel periodo 1901-2016, sono stati conferiti 110 premi Nobel per la fisica.

► 47 premi Nobel per la fisica sono stati assegnati ad una singola persona.

► 2 donne sono state insignite finora del premio.

► 1 persona, John Bardeen, è stata insignita due volte con il Nobel per la fisica.

► 25 anni era l'età di Lawrence Bragg, il più giovane vincitore del Nobel, quando gli fu conferito il premio nel 1915 insieme a suo padre.

► 55 anni è l'età media dei premiati l'anno in cui furono insigniti con il prestigioso riconoscimento.

Soddisfatte queste piccole curiosità, veniamo al Nobel per la Fisica 2016!

Perché la Galassia di Andromeda Si Sta Avvicinando alla Via Lattea?

Sulla base dei dati del telescopio spaziale Hubble, si prevede che la Via Lattea
 e Andromeda si deformeranno scambievolmente a causa delle forze mareali
 entro  3,75 miliardi di anni, come mostrato in questa figura. Fonte.

"Perché la galassia di Andromeda si sta avvicinando alla Via Lattea? Dovrebbe invece allontanarsi da noi. Giusto?"

È la domanda che mi ha rivolto un intraprendente quattordicenne su Google+, in un commento: "how is the Andromeda galaxy coming towards us? It should be going away from us. Right?".

Gli ho risposto che apparentemente dovrebbe allontanarsi, ma in realtà le cose vanno diversamente.

Cerchiamo di capirne la ragione.

Prima, però, una piccola premessa.
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.

Il Piatto del Mangiar Sano: Infografica

Il noto detto "La salute inizia a tavola" è sicuramente veritiero! Non a caso l'Educazione alimentare è un tema molto importante tra quelli trattati a scuola.

Le rilevazioni effettuate in questi anni indicano, infatti, come siano rilevanti nella popolazione giovanile i problemi legati a cattive abitudini alimentari e alla pratica di stili di vita poco sani.
In particolare, a partire dagli ultimi decenni si è verificato un allarmante aumento del numero di giovani in sovrappeso o con problemi di obesità, fenomeno che può essere contenuto solo mediante una azione preventiva mirata e con un’adeguata Educazione Alimentare.

Pertanto, il Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, nel porre in essere specifici interventi, suggerisce di disincentivare, nelle Scuole di ogni ordine e grado, la somministrazione di alimenti e bevande contenenti un elevato apporto totale di lipidi per porzione, grassi idrogenati (fonte di acidi grassi trans), alto contenuto di sodio, nitriti o nitrati utilizzati come additivi, coloranti azoici, zuccheri semplici aggiunti e dolcificanti, elevato contenuto di sostanze nervine eccitanti (teina, caffeina, taurina e similari); di incentivare l'offerta di prodotti specifici per chi è affetto da celiachia, nonché di favorire il consumo consapevole dei prodotti ortofrutticoli.

► Consultate le Linee Guida 2015 per l'Educazione Alimentare, emanate dal MIUR.>> Cliccare

Le infografiche sono un valido strumento visivo per richiamare l'attenzione di grandi e piccini anche nei riguardi di argomenti ostici.
Ne propongo, pertanto, una a tema "Il Piatto del Mangiar Sano", realizzata dagli esperti di nutrizione della Harvard T.H. Chan School of Public Health e dagli editori delle Pubblicazioni Harvard Health.
Si tratta di una guida per creare pasti salutari e bilanciati, sia che siano serviti su un piatto, sia che siano confezionati in un cestino del pranzo. Potete appenderne una copia sul frigorifero, come promemoria giornaliero per creare pasti sani e bilanciati!
Gli insegnanti potrebbero utilizzarla per realizzare un cartellone da esporre a scuola, a beneficio degli studenti.

Il (non) Carnevale della Fisica #17: Meccanica Quantistica

Benvenuti al (non) Carnevale della Fisica #17!

Il tema dell'odierna edizione è la meccanica quantistica, come si deduce facilmente dal titolo del post.
La storia della scienza insegna che questa fondamentale branca della fisica moderna si è sviluppata con il contributo di numerosi fisici nell'arco di circa mezzo secolo. Essa ha fornito una spiegazione di alcuni cruciali problemi che la fisica classica non era stata in grado di risolvere. In particolare, l'incoerenza e l'incapacità delle leggi classiche di rappresentare la realtà sperimentale della luce e dell'elettrone furono le motivazioni principali che portarono allo sviluppo della meccanica quantistica nella prima metà del XX secolo.

La meccanica newtoniana e le leggi di Maxwell per i campi elettromagnetici non funzionavano con i sistemi descrivibili in termini microscopici, così, tra il 1900 ed il 1930, la fisica propone un modo completamente diverso di descrivere la realtà mettendo in atto una vera e propria rivoluzione scientifica. 

I principali artefici dell'innovazione sono: Planck, Einstein, Heisenberg, Pauli, Dirac, senza dimenticare Bohr, Sommerfeld, de Broglie, Schrödinger ed altri.

Nel 1940 Feynman, Dyson, Schwinger e Tomonaga formulano l'elettrodinamica quantistica; nel 1960 comincia la lunga storia della cromodinamica quantistica. Nel 1980, la forza debole e l'elettrodinamica quantistica sono unificate nella teoria elettrodebole.

Nel 1982, una lunga serie di esperimenti, che mostrano una violazione della disuguaglianza di Bell, si conclude con successo, confermando le previsioni teoriche della meccanica quantistica. Ma la storia continua!

Ricordiamo, infine, che gran parte delle moderne tecnologie, tra cui il laser e la risonanza magnetica nucleare, si basano sulla meccanica quantistica.

Concludo questa breve introduzione, dando inizio alla presentazione dei contributi selezionati (ordinati per blog), che forniranno interessanti approfondimenti del tema.

Il (non) Carnevale della Fisica #15

Benvenuti a tutti!
Eccoci qui- dopo un discreto lasso di tempo, per quanto mi riguarda- con una nuova puntata del (non) Carnevale della Fisica, l'unico (non) Carnevale scientifico al mondo...che di scientifico ha però tutto e di più!
La puntata odierna è la n. 15 per la precisione ma, prima di dare inizio alla segnalazione degli articoli che ho selezionato, non posso non ricordare brevemente che il 2015 è stato un anno particolarmente fruttuoso per l'Astrofisica, grazie all'epocale scoperta delle onde gravitazionali!
Sì lo so che Gianluigi ha dedicato alle onde epocali l'edizione n. 13 del (non) carnevale, ma nel frattempo è intervenuta una ghiotta novità. 

Udite, Udite!

La collaborazione LIGO/VIRGO, dopo l'evento LIGO del 14 settembre 2015, ha addirittura fatto il bis il 26 dicembre successivo con la rilevazione di un secondo segnale prodotto dalle onde gravitazionali, generate dalla coalescenza di due buchi neri di massa stellare. L'evento registrato dai due interferometri è stato chiamato GW151226, in base alla data del rilevamento ovviamente.
Il team ha calcolato che i due buchi neri, con masse di circa 14 e 8 volte quella solare, si trovavano a 1,4 miliardi anni luce di distanza. Tali masse sono vicine ai valori tipici desunti dalle osservazioni convenzionali di buchi neri orbitanti attorno a stelle normali, mentre i responsabili del primo evento LIGO erano molto più grandi, con 29 e 36 masse solari. I risultati relativi al secondo evento sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters il 15 giugno scorso.

Diversamente dal primo rilevamento, il nuovo evento “did not leap out of the data,” afferma Sarah Caudill, un membro del LIGO team. L'evento è risultato evidente soltanto dopo aver filtrato ed analizzato i dati con estrema accuratezza. Il team di LIGO ha lavorato su tale analisi in partnership con l'European Virgo Collaboration, associata con Virgo, l'interferometro che si trova vicino Pisa.
Forse l'aspetto più importante di questi nuovi risultati è che l'onda gravitazionale misurata è del tutto coerente con le previsioni della relatività generale per forti campi gravitazionali. Le previsioni della teoria non erano state testate direttamente prima dei due eventi LIGO. La teoria supera, quindi, questo severo test per la seconda volta. Insomma, Einstein starà probabilmente gongolando da qualche parte, o almeno così mi piace pensare che sia.

1917- Albert Einstein Inventa La Costante Cosmologica

Fonte

È ampiamente noto il fatto che Albert Einstein è considerato uno dei più brillanti scienziati mai esistiti.
La meritata fama che lo circonda è dovuta alle sue originali e creative teorie che, sembrate folli in un primo momento, furono invece riconosciute in seguito come descrittive del mondo fisico.
Tuttavia, quando applicò la sua Teoria della Relatività Generale all'universo nel suo insieme in un documento pubblicato nel 1917, mentre prestava servizio come direttore del Kaiser Wilhelm Institute per la Fisica e come professore presso l'Università di Berlino, Einstein propose l'idea di una "costante cosmologica". Scartò tale idea in un secondo momento, quando si scoprì che l'universo era invece in espansione. I suoi contributi alla fisica hanno consentito di concepire il modo in cui l'universo si è evoluto.

Al fine di comprendere il contributo, offerto da Einstein alla cosmologia, è utile spendere due parole riguardo alla sua teoria della gravità, che fu da lui sviluppata tra il 1907 e il 1915.

Relatività e Meccanica Quantistica: Corso Online Free su Piattaforma Coursera

Fonte dell'immagine

"Relatività e Meccanica Quantistica: concetti e idee" è il titolo di un corso online free, ovvero interamente gratuito, ospitato dalla piattaforma educativa Coursera ed organizzato dalla Sapienza Università di Roma.

Il corso si propone di far comprendere ai partecipanti quali sono i principi fondanti della fisica moderna, che hanno cambiato la nostra visione del mondo e la nostra vita quotidiana. Dalla teoria della relatività e dalla meccanica quantistica, infatti, si sono sviluppate molte tecnologie che usiamo quotidianamente: dai dispositivi elettronici al GPS.
I concetti fondamentali della fisica moderna possono essere compresi con il ragionamento e l'osservazione dei dati, senza, quindi, la necessità di possedere grandi conoscenze di fisica e matematica. Video e simulazioni saranno di valido aiuto nella comprensione dei concetti più complessi, mentre gli studenti esperti potranno riflettere sugli aspetti che l'approccio puramente matematico alla descrizione dei fenomeni spesso nasconde. 

Il corso si svolge in italiano ed ha una durata di otto settimane per 3/4 ore settimanali, dal 4 aprile al 5 giugno 2016. Le iscrizioni si chiudono il 9 aprile, quindi affrettatevi se non volete perdere questa interessante occasione.

Il corso è tenuto da Carlo Cosmelli, fisico sperimentale e professore associato di fisica presso il Dipartimento di Fisica della Sapienza.

► Vai al sito del corso per acquisire dettagliate informazioni sui contenuti, previsti dal programma>> cliccare

Coursera è una piattaforma educativa, che offre gratuitamente 1866 corsi online, organizzati da 143 università dislocate in 28 Paesi del mondo.

Onda Su Onda...Lo Spaziotempo Vibra

La rilevazione dell'onda gravitazionale è stata vista come un segnale comune tra i due siti di LIGO.

Questa immagine mostra i dati osservati (riga in alto), il segnale teorico previsto al computer (riga centrale), e ciò che rimane dopo che il segnale  teorico viene sottratto dai dati osservati (riga in basso). 

 (*)Vedere le note, alla fine dell'articolo, per gli approfondimenti 

Il 14 settembre 2015 passerà alla storia. Questo è, infatti, il giorno in cui i ricercatori hanno rilevato per la prima volta un'onda gravitazionale. 100 anni fa Albert Einstein propose la sua teoria della relatività generale che prevede tali distorsioni dello spazio-tempo!
Mi piace pensare che il buon vecchio Albert stia gongolando da qualche parte...

Dicevamo che il 14 settembre 2015, precisamente intorno alle ore 04:51 in Louisiana (ore 09:50:45 UTC o tempo universale), i due interferometri LIGO uno a Livingston, Los Angeles, e l'altro a Hanford, nello Stato di Washington avevano rilevato un segnale di onde gravitazionali che fu etichettato come GW150914 (in base alla data del rilevamento).

L'analisi dei dati (quasi in tempo reale) mise sul chi va là gli scienziati circa tre minuti più tardi, allorquando fu evidente che c'era qualcosa di sostanzialmente interessante nei dati. 
Valutare questo segnale (della durata di circa mezzo secondo) ha richiesto una notevole quantità di tempo ed un'estrema accuratezza nell'analisi, ma il successo è arrivato aprendo il nuovo campo dell'astronomia delle onde gravitazionali!
Non c'è stata, infatti, soltanto la prima rilevazione diretta delle onde gravitazionali, ma anche la prima rilevazione diretta di un sistema binario di buchi neri! 

Ma andiamo con calma, io ne ho ancora bisogno dopo un mese dall'annuncio della scoperta, e non certo perché la notizia sia arrivata senza preavviso. Da mesi, circolavano in rete "rumor" ed ipotesi circa la scoperta delle onde gravitazionali. Addirittura, pochi giorni prima dell'annuncio ufficiale, l'ennesima voce su Twitter: questa volta era stata quella di Clifford Burgess, fisico teorico alla McMaster University di Hamilton, Canada, che dava per certa la scoperta, sulla base di sue personali informazioni.

In effetti, così è stato. 

Onde Gravitazionali Per Tutti, In Un Video A Fumetti

In attesa di completare l'articolo (o per meglio dire il mega articolo, che sto preparando) relativo alla rilevazione delle onde gravitazionali grazie ad Advanced LIGO, avvenuta il 14 settembre 2015 ed annunciata l'11 febbraio 2016, propongo un video a fumetti, firmato PHD Comics, in cui i fisici Umberto Cannella e Daniel Whiteson spiegano in modo chiaro e succinto che cosa sono le onde gravitazionali e perché sono importanti per la nostra comprensione dell'universo.
Più precisamente, il filmato è stato prodotto da Umberto Cannella, narrato da Daniel Whiteson ed animato da Jorge Cham. Tutti e tre gli autori hanno collaborato alla scrittura del testo.
Il video è fornito di sottotitoli in lingua italiana.

Galileo Aveva Quasi Scoperto la Relatività Generale

Figura 1. Galileo, he did it before it was cool. (Immagine originale: 

Wikimedia Commons: https://en.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei)

L'articolo seguente è la mia traduzione dall'originale in lingua inglese: "Galileo Almost Discovered General Relativity".

Autore del succitato articolo è Jonah Miller, che ho conosciuto virtualmente sul social network di Google.
Jonah è un associate graduate student che sta svolgendo il suo Ph.D. in relatività numerica presso il Perimeter Institute for Theoretical Physycs.

Cura un ottimo blog di divulgazione scientifica The Physics Mill, che io seguo abbastanza regolarmente e in cui pubblica articoli di fisica, matematica e scienza in generale che sono alla portata di tutti.

Questo articolo è particolarmente adatto agli studenti, a partire dalla scuola secondaria di primo grado. Per tale ragione, ho deciso di ripubblicarlo in italiano, con il permesso di Jonah.

*****