Amedeo Balbi's Blog, page 15

La Luna, Giove, Venere (e Mercurio)

Mi sono divertito a usare Stellarium per simulare il cielo di questa sera verso Ovest, attorno alle 18.30, a Roma (cliccate sull'immagine per ingrandire). Per quelli che, nelle sere scorse, si sono chiesti cosa fossero quelle luci in fila sopra le nostre teste.

Quello che ho capito sulla questione dei neutrini

Mercoledì scorso, si è diffusa una notizia riguardante l'esperimento Opera - quello che qualche mese fa aveva annunciato che un fascio di neutrini sembrava aver viaggiato da Ginevra al Gran Sasso con una velocità superiore a quella della luce. Il tono della notizia era abbastanza perentorio: i sorprendenti risultati di Opera erano "dopotutto dovuti a un errore" e l'errore era causato da "una cattiva connessione tra un cavo a fibra ottica che unisce il ricevitore GPS" e "la scheda di un computer". Insomma, leggendo questa notizia si sarebbe stati portati a concludere che l'eccesso di velocità era stato completamente spiegato, e che il caso era chiuso. Qualche piccola sfumatura nel testo, però, suggeriva cautela. La notizia era attribuita a non meglio specificate "fonti familiari con l'esperimento" (ma, francamente, il dettaglio sul cavo sembrava scritto da qualcuno completamente ignaro di quanto possano essere complicate le connessioni tra le varie parti di un esperimento del genere). Soprattutto, si concludeva con la necessità di "ulteriori dati" per confermare l'ipotesi.



In effetti, il giorno dopo è arrivata una nota ufficiale da parte dell'esperimento, e si è capito che le cose sono parecchio più complicate. Le possibili fonti di errore individuate da Opera sono due: una ha a che fare con il collegamento a fibra ottica, l'altra invece è legata al modo in cui vengono etichettati i tempi misurati dal GPS. I due effetti agiscono in direzioni opposte: il primo farebbe diminuire i tempi di percorrenza misurati, il secondo invece li farebbe aumentare. Non solo: gli errori legati a entrambi gli effetti, al momento, non sono noti. Per quantificarli servono altre misure, che verranno fatte a maggio.



Morale, a me sembra che più o meno siamo sempre lì: i risultati di Opera sono sconcertanti e la maggior parte dei fisici (inclusi quelli di Opera) è portata a scommettere che siano causati da qualche errore non individuato. L'ultimo annuncio da parte del team fa qualche ipotesi concreta e introduce qualche dubbio in più sulle misure, cosa che probabilmente porterà nei prossimi mesi a rivedere la significatività del risultato riportata inizialmente. A quel punto, l'eccesso di velocità potrebbe rientrare interamente dentro l'errore di misura, oppure no: in ogni caso altri esperimenti indipendenti continueranno a essere indispensabili per chiarire completamente la situazione. Tutto qui.

Centoquaranta caratteri

Non ho chissà quali certezze sul ruolo dei cosiddetti social network. Aumentano la visibilità delle cose buone che circolano in rete o seppelliscono tutto nel rumore di fondo? Di certo c'è che non mi trovo particolarmente a mio agio con la frammentazione dei contenuti e con il sovraccarico di informazione. Ho bisogno di cose pensate e meditate - sia in quello che leggo, che in quello che scrivo -, piuttosto che di opinioni affannate e superflue. D'altra parte, ho anche bisogno di seguire persone di cui mi fido, che facciano da filtro nel mare di notizie che rimbalzano su internet. Insomma, cerco di avere una posizione equilibrata, senza rifiuti intransigenti, ma senza soccombere nella rincorsa alla novità degli ultimi quindici secondi. Il tutto cercando di amministrare bene il tempo che ho quotidianamente, che non è molto. Vabbe', tutto questo per dire che la mia presenza in rete resta concentrata su poche cose, sperando che siano anche buone: ovvero, prima di tutto, questo blog e quello sul Post (lo seguite, sì?), che non ho alcuna intenzione di abbandonare. Quanto al resto, per una sorta di selezione naturale, in questo momento l'unico altro posto su cui mi va di mettere il naso ogni tanto è Twitter. Lì sopra, tra l'altro, finiscono le cose che non ho tempo, voglia o necessità di approfondire sui blog (per esempio, questa settimana, il peso dell'antimateria, le cose da fare con un ago carico elettricamente e delle gocce d'acqua se siete sulla Stazione Spaziale, che c'entra la fisica con le colonne sonore dei film di fantascienza, e il modello per farvi il vostro astrolabio di carta). Poi, magari, mi piacerebbe anche pensare a come utilizzarlo in modi più originali (idee?).

Ancora a proposito del Festival delle Scienze

Per chi ancora non ne avesse abbastanza, segnalo altre due trasmissioni che si sono occupate del Festival della Scienze. Sulla Rete Due della Radiotelevisione Svizzera Italiana, è andata in onda un'intera puntata del programma Il giardino di Albert dedicata al tema del tempo, con interviste a vari ospiti del Festival (tra cui il sottoscritto). Si può riascoltare a questo link.



Su Rai5, invece, la trasmissione CoolTour ha dato nelle ultime puntate ampio spazio al Festival. Qui potete vedere un estratto con l'intervista a Richard Gott (che parlava della possibilità teorica di viaggiare nel tempo) oltre a qualche mio commento riguardante più che altro il ruolo della scienza e dei viaggi nel tempo nel cinema.

Il lago sotto il ghiaccio

Quando stamattina ho letto questo articolo, sono andato a controllare se avevo mai scritto un post a proposito del lago Vostok. (Eh sì, i post qui cominciano a essere così tanti che non sempre ricordo se ho parlato già di qualcosa: per fortuna c'è la casella di ricerca.) Be', a quanto pare no, e la cosa mi è sembrata molto strana, perché quella del lago Vostok è una storia perfetta per questo blog. In effetti, sono sicuro di aver pensato più volte di scrivere qualcosa al riguardo, ma evidentemente non l'ho mai fatto. Riparo subito.



Allora: c'è questo lago in Antartide, che in realtà non è un lago vero e proprio: quantomeno non uno di quelli su cui potete fare un giro in pedalò. Al massimo due piroette coi pattini. Già, perché l'acqua liquida si trova sotto uno strato di circa 4 chilometri di ghiaccio. In effetti, per un sacco di tempo nessuno ha nemmeno saputo che sepolto da quelle parti ci fosse un lago, fino a quando, negli anni '70, non si è scoperta la cosa analizzando la zona con il radar.



Gli scienziati che studiano questo tipo di cose hanno concluso che l'acqua del lago Vostok deve essere rimasta isolata sotto il ghiaccio per almeno 15 milioni di anni. Ora, cosa pensate di trovare nascosto lì sotto, a quelle pressioni, al freddo, in totale assenza di luce, senza che sia stato possibile alcun contatto con la superficie per tutto quel tempo? Non molto, direte, e così la pensavano anche i biologi fino a qualche decennio fa. Solo che nel frattempo si è capito che la vita sulla Terra ha attecchito ed è riuscita ad adattarsi anche in ambienti un tempo ritenuti completamente ostili: vicino a bocche idrotermali che sfiatano gas a centinaia di gradi centigradi sul fondo degli oceani, nel permafrost antartico, in condizioni di estrema salinità, acidità, e persino in ambienti altamente radioattivi, o nello spazio fuori dell'atmosfera terrestre. C'è tutta una branca della microbiologia che studia questi organismi estremofili che prosperano in condizioni impensabili per ogni altro essere vivente.




In effetti, quando negli anni '90 gli scienziati hanno cominciato a fare carotaggi nel ghiaccio che copre il lago Vostok, si sono accorti che, anche scendendo a profondità sempre più elevate, si continuavano a riportare in superficie campioni contenenti forme di vita. Capirete che la cosa ha acceso l'interesse degli astrobiologi. Perché ci sono posti, nel sistema solare, le cui condizioni ambientali potrebbero non essere molto lontane da quelle del lago Vostok. Su Marte, ad esempio, potrebbero esistere sacche di acqua liquida sotto la superficie. E quasi sicuramente Europa, uno dei satelliti di Giove, ha un oceano di acqua liquida sepolto sotto decine di chilometri di ghiaccio. Se la vita microscopica è riuscita a sopravvivere nelle condizioni tremende delle profondità antartiche, allora c'è qualche probabilità, sebbene minuscola, che possa esistere anche altrove nel sistema solare.




Negli anni passati, i ricercatori che hanno studiato il lago Vostok hanno scelto consapevolmente di non spingere i carotaggi fino al punto di rompere l'ultimo frammento di ghiaccio, e con esso l'isolamento che per milioni di anni ha tenuto separata l'acqua - e ciò che c'è dentro - dalla superficie terrestre. Ma adesso si è deciso di intaccare l'ultimo strato  (anche se al momento manca la conferma definitiva che il tentativo abbia avuto successo).




Naturalmente, sono state prese tutte le precauzioni possibili per evitare contaminazioni nelle due direzioni: da noi verso il lago, e dal lago verso l'esterno. Sia chiaro che nessuno si aspetta di trovare mostri preistorici intrappolati lì sotto, e che la spiegazione più ovvia e probabile per le anomalie magnetiche osservate in questi anni da quelle parti sia da ricercarsi nell'assottigliamento della crosta terrestre sotto il lago.



Certo, il fascino alla Lovecraft del lago Vostok è quasi irresistibile: ma la verità è che, per gli scienziati, poter studiare anche un solo microbo rimasto vivo e intatto in un habitat isolato per alcuni milioni di anni sarebbe più eccitante che ritrovare uno Cthulhu qualsiasi.

Cosmic zoom

Scopro che esiste una specie di gemello di Powers of Ten: un filmato realizzato anch'esso nel 1968 e ispirato allo stesso libro fotografico. Si chiama Cosmic Zoom .

Festival delle Scienze 2012: un'appendice

Un loop nel tempo? 

Per quelli che non ce l'hanno fatta a essere all'Auditorium di Roma per il Festival delle Scienze terminato ieri, ma anche per chi c'è stato e vuole qualche ricordo delle quattro giornate, di seguito ci sono i link per riascoltare le puntate di Radio3Scienza con interviste a molti dei protagonisti (io sono stato ospite nella prima): prima, seconda, terza e quarta.



Qui sotto, invece, c'è la trascrizione più o meno fedele delle cose che ho detto per introdurre la lectio magistralis di Richard J. Gott sui viaggi nel tempo (che Gott ha condito con momenti "mostra e dimostra", tra cui un loop temporale riprodotto con una pista per macchinine - vedi foto).



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"Se un uomo passa un'ora con una bella ragazza, quell'ora gli sembrerà un minuto. Fatelo invece sedere su una stufa bollente, e un minuto gli sembrerà un'ora".



Pare che Einstein usasse questa metafora per far comprendere l'idea di tempo in relatività: una metafora un po' fiacca, se posso permettermi, perché in realtà il cambiamento che Einstein ha introdotto rispetto alla nostra nozione intuitiva di tempo è molto più radicale. Il tempo scorre davvero in maniera diversa per diversi osservatori, non semplicemente per il risultato di un'impressione soggettiva. Due eventi che sono simultanei per un osservatore, non lo sono per un secondo osservatore che si muove rispetto al primo. Questa, e altre conseguenze temporali della relatività einsteiniana, sono state provate sperimentalmente molte volte nell'ultimo secolo. Insomma, il tempo non scorre in modo uniforme e immutabile.



Solo 10 anni prima che Einstein formulasse la teoria della relatività, HG Wells aveva fantasticato sulla possibilità di muoversi nel tempo così come ci si muove nello spazio. Scommetto che ognuno di voi, prima o poi, ha pensato che gli piacerebbe poter usare una macchina del tempo, magari per riparare a qualche errore fatto in passato, o per conoscere il futuro in anticipo. Ecco: dopo Einstein, questa idea assurda, l'idea di poter viaggiare nel tempo, non è poi così assurda, almeno in linea di principio – in pratica è un altro paio di maniche.



In realtà, il merito di aver dimostrato la possibilità teorica dei viaggi nel tempo non è solo di Einstein, ma anche di altri fisici che sono venuti molto dopo di lui. E se vi interessano i viaggi nel tempo siete fortunati, perché uno di questi fisici è qui su questo palco. Richard Gott, professore di astrofisica a Princeton, qualche anno fa ha trovato una soluzione delle equazioni della relatività generale di Einstein che permette di viaggiare nel tempo, o meglio – come dicono i fisici – di creare linee temporali chiuse: degli anelli nel tempo, che possono essere usati per tornare indietro nel passato. I dettagli ve li spiegherà meglio il professor Gott tra qualche istante, ma intanto vi anticipo che ci sono di mezzo degli oggetti chiamati stringhe cosmiche. E qui iniziano le note dolenti: primo, perché i cosmologi non hanno finora trovato prove che questi oggetti esistano davvero; secondo, perché per manipolare oggetti di questo tipo e usarli per viaggiare nel tempo ci vorrebbero capacità tecnologiche inimmaginabili. Comunque, la possibilità teorica c'è, quindi non si sa mai.



Per inciso, il professor Gott ha anche ideato un argomento – chiamato "del giudizio universale" – per stimare la probabilità di sopravvivenza della specie umana. Oggi non ce ne parlerà – ed è un peccato, perché è un metodo ingegnoso ma anche controverso. Vi dico però che in base a questi calcoli l'umanità avrebbe ancora davanti a sé tra i 5100 e i 7.8 milioni di anni (al 95% di confidenza).



Tornando ai viaggi nel tempo, come dicevo, la macchina del tempo di Gott è solo una delle possibilità previste dalla teoria di Einstein. La prima, storicamente, è la soluzione trovata dal logico Kurt Gödel negli anni Quaranta del XX secolo, che per creare linee temporali chiuse richiedeva un intero universo in rotazione su se stesso. Negli anni Sessanta, ci sono state le soluzioni basate sui buchi neri rotanti, e negli anni Ottanta il fisico Kip Thorne ha ideato una macchina del tempo basata sui wormhole, tunnel che connettono due punti distanti dello spaziotempo. I lavori scientifici di Thorne furono stimolati dall'astronomo Carl Sagan, che in quel periodo stava scrivendo un romanzo di fantascienza, Contact, e aveva bisogno di un metodo scientificamente corretto per coprire grandi distanze cosmiche. Dopo aver risposto alla richiesta di Sagan, Thorne si rese conto che manipolando i wormhole non solo ci si poteva spostare rapidamente nell'universo, ma era anche possibile viaggiare nel tempo. Naturalmente, tutte queste soluzioni sono teoricamente corrette, ma irrealizzabili praticamente.



Un altro modo per viaggiare nel tempo è quello di inviare segnali a velocità maggiori di quella della luce. Come sappiamo, ciò non è possibile per la teoria della relatività, ma c'è chi ha ipotizzato l'esistenza di particelle ipotetiche, chiamate tachioni, in grado di muoversi più rapidamente della luce. Se fosse possibile realizzare una radio a tachioni, si potrebbe trasmettere indietro nel passato. Per quello che ne sappiamo, i tachioni non esistono: ma solo pochi mesi fa, l'esperimento Opera ha sembrato mostrare che altre particelle, i neutrini, potrebbero viaggiare più velocemente della luce, cosa che però al momento è ancora tutta da confermare.



Al di là della realizzazione pratica dei viaggi nel tempo, che al momento sembra impossibile, ci sono anche seri problemi concettuali legati ai possibili paradossi che potrebbero sorgere. Per esempio: se vado nel passato e uccido un mio antenato, io non dovrei mai nascere. Ma allora come ho fatto ad andare nel passato? Per questo, nonostante le equazioni di Einstein consentano teoricamente soluzioni che ammettono la possibilità dei viaggi nel tempo, molti fisici pensano che la natura abbia in serbo qualche principio che ne impedisca la realizzazione pratica. Altri pensano che se anche potessimo viaggiare nel passato, arrivati lì ci renderemmo conto che, qualunque azione provassimo a compiere, non saremmo in grado di alterare la storia. Oppure, c'è chi pensa che ogni cambiamento nel corso degli eventi porterebbe alla creazione di universi paralleli che evolverebbero ciascuno lungo una diversa linea temporale, evitando qualunque paradosso.



Insomma, non abbiamo molte certezze, se non quella che riflettere sui viaggi nel tempo è divertentissimo. E quindi, buon divertimento con la lectio magistralis del professor Richard Gott.

Confronti impietosi

La BBC, televisione pubblica inglese, non è certo avara di ottime trasmissioni scientifiche. Tra le altre, manda in onda in prima serata un programma sull'osservazione del cielo. Oltre a spiegare il lavoro degli astronomi professionisti e a dare suggerimenti agli appassionati, gli autori della trasmissione hanno coinvolto il pubblico a casa nella ricerca di pianeti extrasolari, guardando nei dati di Kepler attraverso il sito Planethunters (di cui avevamo parlato qui). In 48 ore, gli spettatori hanno individuato 34 candidati. Nell'ultima puntata, è stato annunciato che almeno uno dei candidati sembra essere particolarmente interessante.



A questo punto, senza polemica, mi pongo qualche domanda: cos'è, gli spettatori inglesi sono antropologicamente superiori a quelli italiani? Il pregiudizio secondo cui la scienza è difficile, o annoia, o non interessa, o interessa solo se c'è di mezzo qualche presunta spaventosa minaccia, o se la si avvolge in una nube di misteri da ciarlatani, tutto questo, insomma, non vale più appena si attraversa la Manica?

Festival delle Scienze 2012

Questa è la settimana in cui dovete assolutamente andare all'Auditorium Parco della Musica di Roma, perché dal 19 al 22 c'è il Festival delle Scienze 2012. Il tema è il tempo (un argomento che ci piace molto e su cui c'è ancora tanto da capire) e ci saranno un sacco di ospiti e di conferenze interessanti. Per quanto mi riguarda, mi trovate sicuramente lì il 19, alle 10, a presentare la proiezione di Primer agli studenti dei licei, e il 22, alle 12, a introdurre la Lectio Magistralis di Richard J. Gott sui viaggi nel tempo.

Gobba? Quale gobba?

Qualche sera fa, tornando a casa, ho notato che c'era una bellissima luna quasi piena. Mancava appena uno spicchietto, talmente piccolo che in realtà era anche difficile accorgersene. Ancora un po', forse solo un giorno, e la Luna sarebbe diventata completamente tonda. Oppure no? Forse lo era appena stata, e quello spicchietto scuro si avviava a diventare sempre più grande. Come si fa a saperlo?







Sì, lo so, c'è il vecchio detto "Gobba a ponente luna crescente, gobba a levante luna calante". Solo che con me questo detto non funziona: intanto perché bisogna sapere al volo dov'è ponente e dov'è levante, e non è sempre facile (a meno che uno non sia John Locke - il personaggio di Lost, non il filosofo); poi perché prima di capire da che parte è rivolta, la gobba, bisognerebbe capire cosa diavolo sia. Boh. 




Ci sarebbe poi un altro metodo popolare, che ha a che fare con le lettere dell'alfabeto: la D e la C, per l'esattezza, dove D starebbe per "descrescente" e C per "crescente". Solo che questo metodo è ancora più contorto. Prima bisogna capire se la Luna disegna una C o una D, il che è quantomeno discutibile quando la Luna è quasi completamente tonda, come l'altra sera. Dopo di che bisogna ricordarsi che se la Luna fa una D non sta decrescendo, ma crescendo. E se disegna una C non sta crescendo ma decrescendo. Uff.






Naturalmente, se foste veramente dei fenomeni potreste arrivarci ricordando come ruota la Luna su se stessa e intorno alla Terra, e provando a visualizzare la posizione dei due corpi celesti rispetto al Sole. Troppo difficile.




Ma non temete: per fortuna c'è un metodo semplice e razionale, il mio preferito. Guardate la figura delle fasi lunari.






Fasi lunari, da Wikimedia Commons





La separazione tra ombra e luce si sposta da destra verso sinistra (per ricordare la direzione, pensate al gesto che fate per sfogliare una pagina). Quindi, in qualsiasi momento, osservando la Luna, potete capire qual è la zona che sta crescendo guardando a destra. Per esempio, se a destra c'è l'ombra, la sera successiva la zona d'ombra sarà più grande, e così via. Se invece a destra c'è la parte illuminata, questa diventerà più grande le sere successive. Facile, no?




Per inciso, l'altra sera lo spicchietto scuro si trovava a sinistra: quindi la Luna era crescente, e infatti è diventata piena la sera successiva.




(Ah, la cosa vale solo nel nostro emisfero: se siete in quello australe dovete scambiare destra e sinistra. Di quanto sia buffo vedere la Luna capovolta quando si viaggia nei mari del Sud magari parleremo un'altra volta.)