Verso fuori.

Categoria: Fisica Pagina 5 di 6

Esercizio Analisi 2

Sarà che ho cambiato password e non me la ricordo mai, sarà che l’università non lascia scampo, ma sono cinque mesi che non scrivo nulla su Fuere. Per la verità c’avevo provato, ma poi ho lasciato perdere.

Vi propongo un esercizio di Analisi Due di quelli che devo riuscire a fare entro… lunedì. Aiuto! Questo esame è terribile. Ho dato due dimostrazioni dell’affermazione proposta, una più immediata e classica, l’altra più “geometrica”, come quelle che vengono in mente a me di solito. Vi avverto: è possibile che siano sbagliate, anche se a me sembrano giuste. È stata l’occasione per provare il software Lyx, per la composizione di documenti LaTex: non è male, ho l’impressione che possa semplificare notevolmente la stesura del documento se configurato bene.

Ora vi saluto, a presto! (speriamo…)

Esercizio 1.8 Roberto Monti

LHC: collisione a 7 TeV !

Oggi, presso il CERN di Ginevra, il Large Hadron Collider ha per la prima volta sperimentato scontri tra protoni ad energie altissime: 7 TeV (Tera-ElettronVolt). Complimenti a tutti i ricercatori!! Io ho seguito l’evento attraverso il webcast del cern e il comodo Twitter, che sembra essere più utile di quanto pensassi. Segue un breve tentativo di spiegazione dell’evento, ad opera mia. Perdonatemi queste velleità divulgative, ma devo raccontarlo a qualcuno!!

LHC

Si diceva, 7 TeV: per la verità questa è l’energia totale, poiché ciascun raggio di protoni ha un’intensità di 3,5 TeV. L’ElettronVolt è un’unità di misura dell’energia, e corrisponde all’energia che un elettrone acquisisce quando passa attraverso una differenza di potenziale di un Volt. Siccome tale energia è uguale a:

E = -q \Delta V

e la carica “q” di un elettrone è piccolissima, anche l’ElettronVolt è un’unità di misura minuscola, pari a circa 0,1602 miliardesimi di miliardesimi di Joule: per farsi un’idea di che cos’è, basti pensare che il nostro fabbisogno energetico giornaliero è dell’ordine dei milioni di Joule!

Con un rapido calcolo si vede quindi che l’energia di ciascuno dei due fasci di protoni che oggi hanno colliso ha un’intensità pari a 5.6 miseri decimilionesimi di Joule. Serviva tutto sto baraccone di LHC per questo?

Sì. Infatti, se da un lato l’energia di ciasun protone è bassa se confrontata con quelle macroscopiche cui siamo abituati, essa è altissima per il suo “mondo”.  L’energia di una molecola d’aria in una stanza è tipicamente tra i 3 e gli 80 eV: cento miliardi di volte meno!! La velocità raggiunta oggi dai protoni nell’LHC è vicina a quella della luce, la maggiore possibile!

Durante l’impatto, si sfrutta l’equivalenza tra massa ed energia per trasformare quest’ultima nelle particelle più strambe che riuscite a immaginare. I rivelatori disposti lungo il perimetro circolare di LHC sono pronti a registrare queste particelle. La ben nota equazione dedotta dalla teoria della relatività ristretta, che qui riporto nella versione più generale, descrive il fenomeno in atto:

E = (mc^2)/radicequadrata(1-(v^2)/(c^2))

I rilevatori dei quattro esperimenti principali (ATLAS, ALICE, CMS, LHCb) hanno riscontrato un’abbondanza di particelle: nelle prossime settimane i fisici del CERN dovranno analizzare i dati ottenuti per vedere se c’è qualcosa di nuovo. Materia oscura? Bosoni di Higgs? Supersimmetria nelle particelle? Aspettiamo e vedremo!!

Vi lascio con questa immagine di una delle collisioni nel rilevatore ALICE. Se non vengo scomposto in neutr(al)ini ci sentiamo presto!

Collisione nel rilevatore ALICE: http://aliceinfo.cern.ch/Public/ev_41_3D.png

Hubble Space Telescope: (8)

Dopo secoli di inattività… stasera ho deciso di riportare e descrivere una delle nuovissime immagini del telescopio spaziale Hubble! Come saprete, esso è stato oggetto di una missione di “rimessa a nuovo” che ha coinvolto direttamente gli astronauti. Questi sono andati a sostituire e riparare gli strumenti di bordo: hanno installato la nuova WFC3 (Camera a campo largo 3), il nuovo COS (Spettrografo sulle origini cosmiche)  e riparato due strumenti già presenti a bordo: la mia pupilla ACS (Camera Avanzata per osservazioni) e STIS (Spettrografo del Telescopio Spaziale). Oltre a questo vanno ricordate le sostituzioni dei giroscopi, necessari per mantenere l’allineamento, e di altre importanti parti elettroniche. Ringraziamo tutti gli astronauti per averci restituito, migliorandolo, uno dei migliori strumenti di ricerca mai costruiti!

After centuries of inactivity… I’ve decided to report and describe one of the newest images from the Hubble Space Telescope! You know, it has been “refreshed” by astronauts. These men installed new instruments , WFC3 (Wide Field Camera 3), COS (Cosmic Origin Spectrograph), and repaired old ones: my loved ACS (Advanced Camera for Surveys) and ST (Space Telescope Imaging Telescope). The sobstitution on gyroscopes, which are necessary to mantain the alignement, is also noteworthy. We thank all the astronauts for have provided us back one of the best research-machine every made!

Dopo il periodo estivo, speso, non senza problemi, per la calibrazione degli strumenti, l’istituto del telescopio spaziale ha finalmente pubblicato le prime foto. Ne riporto qui una, che mi piace molto.

After Summertime, which was used for calibrating all the instruments, the Space Telescope Insitut finally published the first photos. Here we have one of them.

Anelli Gravitazionali

Anelli Gravitazionali

Al solito, cliccateci sopra per venire reindirizzati a www.spacetelescope.org . L’immagine ritrae quattro diverse fotografie del fenomeno noto come “lente gravitazionale”. Per la teoria della relatività, le masse non attirano solo altri corpi solidi, ma anche le onde elettromagnetiche e, quindi, la luce. Ciò comporta che quando si osserva un oggetto davanti al quale ve n’è un altro di molto massivo, la luce del primo verrà deviata, distorta, e noi vedremo dei corpi distorti nella foto. È il caso di questa foto, presa dalla mia adorata ACS. Questi esempi di distorsione gravitazionale sono veramente notevoli, oltre ad essere delle gran belle foto!

Click on the photos to point your browser at www.spacetelescope.org . The image shows four different examples of “gravitational lensing”. According to general relativity, masses do not attract only other solid bodies, but also electromagnetic waves, and so, light. This fact implies that when we observe an object in front of whom an other very massive one is setted, the light from the first one will be distorted, and we will see a warped image. It is what happens in this image, taken by ACS.

In questo caso gli oggetti che distorcono la luce sono le regioni centrali dell’ammasso Abell 370 e gli oggetti la cui luce viene deviata delle galassie retrostanti. Osservate con attenzione il grande arco rossastro, che è riportato anche nella seconda foto. Esso fu osservato per la prima volta negli anni ’80 da terra: si tratta, naturalmente, di un’immagine distorta di una galassia che si trova dietro all’ammasso. Ma ciò che è sorprendente, è che la galassia che noi vediamo qui si trova al doppio della distanza di Abell 370!! Se non ci fosse l’effetto della distorsione, i dettagli di questo oggetto, che pure in questa foto sono visibili (la galassia distorta si trova al limite inferiore dell’arco), sarebbero molto più piccoli! In questo senso, e proprio per questo il fenomeno è chiamato “lente gravitazionale”, la presenza dell’ammasso e la sua distorsione dello spazio circostante ci permette di vedere la galassia ingrandita, come attraverso un telescopio naturale!

Here the objects which warp light are the central regions of Abell 370, a Galaxy Cluster. The big reddish-arc is very noteworthy. It was first observed in ’80 with ground-based telescopes: it’s, of course, a warped image of a galaxy which is behind the cluster. But the most astonishing fact is that the real galaxy is twice far away from earth than Abell 370!! If there was no cluster, the details of the galaxy, even if in this photo you can see them (the “real” image on the galaxy is just in the lower part of the arc), would have been much more little! That’s because we call this effect “gravitational lensing”: it is like a giant natural telescope!

Per questa sera ci fermiamo qui. A presto con le altre nuove immagini del telescopio spaziale! Ciao!

This evening I stop here. See you soon, with new images! Ciao!

La ricerca pura

Riporto un mio intervento sul blog http://tuttoqua.wordpress.com in risposta ad un commento di una lettrice, Ilaria, critica nei confronti della “ricerca pura”. Il suo commento ed il mio sono riferiti ad un post che parla del Large Hadron Collider (LHC), al quale la commentatrice imputava di richiedere troppi soldi, che avrebbero potuto invece essere utilizzati per dar cure alle persone con malattie gravi e aiutare i popoli del terzo mondo.

Tuttavia, Ilaria, è proprio da ricerche apparentemente inutili che sono arrivati molti miglioramenti alla vita. Nel XVII secolo, furono inventati i numeri complessi: questi numeri servono a estrarre le radici quadrate di numeri negativi. All’apparenza, sembra che non servano assolutamente a niente, vero? Ma, guarda un po’, senza questi numeri non si potrebbero descrivere le onde elettromagnetiche. E non credo che tu faresti a meno di radio, televisione, cellulare, fasci di raggi X che ti fanno le radiografie, di raggi laser che ti curano gli occhi, di elettroni, che nei microscopi elettronici, vengono usati per studiare le strutture microscopiche delle molecole per fabbricare farmaci per bloccare la trascrittasi-inversa del virus dell’AIDS. Al sincrotrone di Trieste, un LHC in miniatura, vengono prodotti fasci di raggi X tanto concentrati che permettono di studiare un sacco di cose, dagli OLED, ai farmaci, e che servono anche per curare i tumori.

Se cinquanta anni fa, nella mia zona di campagna, uno fosse saltato fuori a dire “Farò un ageggio che vi permetterà di sentire le persone dall’altra parte della Terra come se fossero accanto a voi!”, non ci sarebbe stato uno solo che gli avrebbe creduto. E invece poi, grazie a ricerche apparentemente inutili (”Chi se ne frega se la stratosfera riflette un po’ di microonde? La stratosfera non cura la tubercolosi!”) questi oggetti sono stati inventati ed oggi sono di grande aiuto anche per la comunicazione veloce in caso di emergenze sanitarie.

Alla stessa maniera, potrei dire “Chi se ne frega se gli se la materia è fatta di atomi, e se questi sono fatti di protoni, neutroni ed elettroni?”. E invece, proprio grazie a queste scoperte, la chimica ha fatto passi da gigante, e oggi ci sono le cure per molte malattie. Che poi queste cure non vengano portate a sufficienza nei posti dove ce n’è bisogno è vero. È vero che si investono pochissimi soldi per migliorare il tenore di vita delle persone più sfortunate di noi. Ma se questi soldi devono essere tirati fuori, non è alla ricerca che vanno tolti. Perché se oggi possiamo dare una mano a i bambini con l’AIDS in Africa è grazie alla ricerca. Tutta.

Molte persone pensano che la ricerca pura non serva a niente: non sanno che in ogni cosa che rende la loro vita migliore, non ci sono solo tasti da premere e luci da accendere, o mouse da cliccare, timer da impostare, o pastiglie da prendere. Ci sono lunghi studi, fatti di tentativi e di sconfitte, di gente che talvolta è anche morta per fare i suoi esperimenti, come Marie Curie, che ha scoperto la radioattività. E il perché del funzionare di queste cose sta in quelle leggi che si scoprono con le macchine come LHC.

Ed essendo queste leggi quelle che governano lo svolgersi di tutti i fenomeni, bisogna poi saper decidere se usare le loro applicazioni per farci evolvere ancora un po’, come si sta tentando di fare al CERN, o se si vuole restare nell’ignoranza completa e, di conseguenza, usarle per distruggerci completamente con le bombe atomiche.

Forse tu, Ilaria, saresti a favore del secondo scenario: dopotutto l’umanità ne gioverebbe molto: niente più problemi, niente più fame, niente… niente di niente.

L’articolo originale è disponibile qui: http://tuttoqua.wordpress.com/2008/09/09/esperimento-cern-diretta-via-web/

Il commento di Ilaria è il quarto, il mio il settimo.

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