Fusione Fredda o no?

Nota: ringrazio il padrone di casa toto per le lunghe discussioni che hanno dato origine a questo articolo e peakoil per avere apportato la revisione finale al tutto.

Introduzione

Il 7 giugno è uscito un articolo sulla fusione fredda di Rossi-Focardi che sta facendo molto parlare su internet.[1] Questo articolo si presenta come uno studio indipendente, presi da curiosità  abbiamo quindi finalmente deciso di analizzare la questione personalmente.

Higgs: una scoperta giorno dopo giorno

Oggi voglio presentarvi una vera e propria opera d'arte. Questa mattina, quando l'ho vista ne sono rimasto impressionato come di fronte ad un capolavoro di Van Gogh, ma la seconda volta che la riguardavo mi sono reso conto che la bellezza di quest'opera era visibile solo ai fisici delle particelle, per tutti gli altri era al più misteriosa come il sorriso della Gioconda o fredda e inutile come una pagina stropicciata di un giornale vecchio. Così, eccomi qua e cercare di spiegarvela, in modo che la sua bellezza diventi accessibile a tutti.

Ci tengo a precisare che non ne sono l'autore e nemmeno ho contribuito a riempire quel grafico anche se, non lo nego, mi sarebbe piaciuto. Mi limito a decantare la bellezza del lavoro della collaborazione ATLAS. Quindi se siete pronti, vi consiglio di cliccare con il tasto destro sopra l'immagine qui sotto per aprirla in una nuova finestra e guardarla scorrere nella sua interezza per una prima volta.

Quando la (nano)tecnologia esce dal laboratorio

Ne sentiamo molto spesso parlare... oggi nano è diventato quasi un sinonimo di alta tecnologia e modernità. Però si ha spesso l'impressione che sia solo una questione riservata ai laboratori e che applicazioni pratiche di questi nuovi materiali tardino ad arrivare. Falso. Ne volete una dimostrazione? Guardate questo video, in cui si vedono gli effetti di una vernice superidrofobica basata su nanoparticelle. Questo significa che la superficie "odia" l'acqua e tende a farla allontanare, inclusa l'acqua contenuta nel fango o nel cemento fresco.


Questa vernice superidrofobica non è una magia da laboratorio, la vendono al supermercato nei suoi due fusti (è bicomponente) e c'è anche un video in cui si spiega la tecnica migliore per applicarla utilizzando un compressore.

La meccanica dei quanti

La scorsa settimana ho ricondiviso sul mio profilo di Facebook un meme (qui a lato) con la scritta Accesa e Spenta. Pochi minuti dopo e alcuni colleghi fisici hanno subito voluto puntualizzare che il paragone tra la luce del frigorifero e il gatto di Schrodinger non fosse esatto. La disputa non è proprio di lana caprina, di mezzo c'è il fondamento della meccanica quantistica e non è nemmeno così chiaro ai fisici come testimonia un recente sondaggio pubblicato su Nature organizzato da Anton Zeilinger dell'università di Vienna.

Metà della comunità degli intervistati hanno detto che le proprietà degli oggetti fisici sono ben definite a priori  e indipendenti dall'azione di misura, mentre il restante 50% è convinto dell'esatto contrario. Non è la prima volta che la comunità scientifica è divisa su queste fondamenta della meccanica dei quanti, forse quella più celebre è tra Einstein e Bohr con la famosa frase del genio tedesco "Dio non gioca a dadi".

Ma allora è una teoria sbagliata? Assolutamente no, ma è veramente intrigante il fatto che una teoria così precisa nel fare previsioni abbia ancora problemi di interpretazione esattamente come li aveva appena nata.

Quel Marte che non ti aspetti

Guardate l'immagine qui a destra. E' una riproduzione artistica di come la superficie di Marte potrebbe essere cambiata nel corso di milioni di anni fino a diventare quel deserto rossastro che conosciamo oggi. Marte potrebbe avere avuto molta più acqua sulla sua superficie di quanta fino a ieri immaginavamo.

A dircelo, in un articolo apparso on-line su Science proprio lo scorso venerdì, sarebbe un sasso, ma non uno qualunque, bensì uno dei circa cento sassi trovati sulla terra, ma che in realtà provengono dal nostro vicino di pianeta. La loro origine è drammatica, a seguito di un evento da impatto con un asteroide o con una cometa, pezzi di Marte sono stati scagliati nello spazio e dopo aver viaggiato per svariato tempo prima di tornare ad impattare sulla nostra Terra e venire poi ritrovati da quei curiosoni degli umani.

Signor Sulu, velocità Warp!

Quante persone avranno riconosciuto questa frase ormai famosissima? Ebbene, in un futuro più o meno lontano potrebbe non essere più fantascienza. A quanto pare infatti la NASA sta lavorando su un progetto di motore WARP, che sfrutterebbe proprio una deformazione indotta sullo spaziotempo come nella classica serie di fantascienza.

Cerchiamo di capire in parole semplici come potrebbe essere possibile.

Lo spunto iniziale viene da un articolo pubblicato nel 1994 da Miguel Alcubierre sulla nota (nell'ambiente dei relativisti) rivista Classical and Quantum Gravity. In questo articolo, di cui non vedremo i dettagli perché estremamente tecnico, si analizza la possibilità per un'astronave di viaggiare a velocità "arbitrariamente grandi". I più smaliziati diranno subito: e il limite della velocità della luce imposto dalla relatività? Ebbene, secondo l'autore questo limite si puo' evitare.

Niente fusione con i laser, per il momento

Vi ricordate di quando abbiamo parlato di fusione nucleare? Se da un lato è una fonte di energia praticamente inesauribile e senza troppe fregature, dall'altro c'è la difficoltà tecnica, quasi insormontabile, di realizzare questa tipologia di reattori.

Tra le varie possibilità in corso di validazione c'è l'implosione indotta da laser di potenza. Immaginatevi di avere un bersaglio di idrogeno (il combustibile della fusione) che viene bombardato da ogni direzione con dei fasci laser che comprimono il gas in un volume ridottissimo tanto da indurre la fusione tra i nuclei. Pensate che per accendere il combustibile, l'idrogeno deve essere portato ad una densità di oltre 100 volte quella del piombo! Una volta che il combustibile (il plasma per essere più precisi) si accende, allora la reazione produrrà più energia di quella necessaria per farla partire. 

Per questo motivo, il laboratorio nazionale americano Lawrence Livermore ha costruito la National Ignition Facility, ovvero un laboratorio dove sperimentare l'accensione del plasma attraverso il bombardamento laser.  

Ma ci sono brutte notizie... L'esperimento, che nasce per valutare l'impatto delle bombe a fusione, è arrivato alla fine del suo tempo senza riuscire ad ottenere l'accensione nonostante tutti i singoli componenti (laser e target in particolare) superino persino le caratteristiche di progetto. Gli scienziati non sanno il perché l'esperimento non stia funzionando e l'unica spiegazione plausibile è che i modelli di implosione che avevano simulato non sono sufficientemente accurati per descrivere la natura e di conseguenza l'esperimento, costruito in base alle simulazioni, fallisce.

Il piano ha subito uno stop, ma è solo una battaglia persa, non la guerra. Adesso ci saranno 3 anni di lavoro per rivedere la fisica alla base e solo nel 2015 vedranno come e se modificare l'impianto per vincere la prossima sfida!

L'abbiamo fatto a pezzi

Oggi è iniziata la settimana di manutenzione programmata del ciclotrone, anzi della ciclotrona, altrimenti si offende. Il piano era chiaro e impegnativo sin dal principio: aprire la signora e ispezionare per eventualmente sostituire la zona centrale, dove si forma il fascio di particelle da accelerare. Solo che, come spesso accade per i piani ambiziosi, ci siamo detti: visto che stiamo facendo 30, facciamo 31 e già che ci siamo smontiamo anche quel pezzo lì che è da molto che non lo controlliamo. E così a furia di 30 in 31, siamo arrivati a 101 e ci siamo ritrovati con il ciclotrone completamente aperto e smontato.

Così vuoto non lo avevo mai visto prima e nella foto qui a destra mi vedete in versione allegro chirurgo sdraiato nella pancia della ciclotrona tutto intento a tirare a lustro il rame che ricopre la superficie interna della camera a vuoto, ovvero il cuore dell'acceleratore dove il fascio viene accelerato. Solo adesso guardando la foto mi rendo conto che avevo 100 tonnellate di ferro sopra la testa e altrettante sotto!

Ed ora un regalo per tutti gli studenti di fisica che quando hanno imparato sui libri il funzionamento del ciclotrone si sono domandati se le famose D avessero veramente la forma della quarta lettera dell'alfabeto. Nella foto, una delle nostre due D in bella mostra!

Adesso scusate ma devo scappare a riposarmi perché domani dobbiamo rimontare tutto, sperando che non ci avanzi nemmeno una vite!

Un nuovo bosone assolutamente normale

Tutte queste bellissime immagini sono prese
in prestito dall'articolo originale.  

Torniamo a parlare del bosone di Higgs perché dopo l'annuncio del 4 luglio scorso i lavori non si sono affatto fermati o rallentati. Anzi, se vogliamo, adesso siamo nella fase più delicata, quella in cui si dovrà capire se il bosone scoperto ha le caratteristiche previste da Higgs e compagni per renderlo il bosone di Higgs appunto e se queste proprietà sono in accordo con il Modello Standard o meno.

Parliamo di Higgs a partire da un ottimo articolo apparso lo scorso 30 ottobre sulla rivista Symmetry, una pubblicazione congiunta tra i due più grandi laboratori di fisica delle particelle americani (Fermilab e SLAC) e usiamo come pretesto la conferenza appena conclusa a Kyoto sulla fisica agli acceleratori di adroni, come LHC, appunto.

Angry Birds e la fisica

Ok, va bene, è giunto il momento di fare outing. Gioco ad Angry Birds, in genere la sera prima di dormire, con i suggerimenti dei miei figli che mi dicono dove dirigere gli uccelli arrabbiati nella grande fionda. Il giochino lo conoscete tutti e non è nulla di stratosferico, se non per quel gusto di rompicato necessario per trovare le mitiche tre stelle e le uova d'oro.

A spingermi a fare outing però, non è un record raggiunto, ma la particolare intesa tra Rovio, la casa produttrice del gioco e il CERN, che si sono accordati per realizzare un programma di insegnamento di fisica per i bambini dai 3 agli 8 anni. Nell'evento di presentazione alla fiera del libro di Francoforte, erano presenti il direttore del CERN, Rolf Heuer, e il direttore vendite di Rovio, Vesterbacka, che non esclude che nel futuro ci potranno essere collaborazioni di insegnamento per bambini un po' più cresciuti.

In attesa di vedere i maialini verdi nascondersi all'interno di ATLAS e CMS, gustiamoceli in una scena con Mars Curiosity!

La cucina che ci ha reso intelligenti

Prendete uno scimpanzé e una gallina. Quale dei due vi sembra più intelligente? E' una sorta di domanda retorica, perché la risposta sarà certamente il primate, con le sue capacità intuitive, l'utilizzo di strumenti esterni, la comunicazione, anche se basica, con gli altri individui. Adesso prendete un uomo e uno scimpanzé, la differenza è altrettanto abissale, lo scimpanzé sarà pure intelligente se confrontato con gli altri animali, ma in una sfida con l'uomo perde decisamente.

La differenza è fisiologica: il cervello dell'uomo ha mediamente 86 miliardi di neuroni mentre i gorilla ne hanno solo 33 e gli scimpanzé 28. Questa differenza in numero si ripercuote anche in una differenza in massa e, attenzione questo è il punto cruciale, in consumo di risorse. Un cervello piccolo consuma meno di uno grosso: durante il sonno il nostro cervello solo per rimanere acceso consuma il 20% dell'energia prodotta dal nostro corpo, da comparare con il 9% della media dei primati.

Il libro del bosone di Higgs

In genere non mi piace fare pubblicità ad una casa editrice, specie se è una di quelle a cui i soldi non mancano, ma questa iniziativa gratuita merita di essere sottolineata. Sono stati pubblicati su Physics Letter B gli articoli delle collaborazioni ATLAS e CMS sulla scoperta del bosone di Higgs e la casa editrice ha deciso di mettere insieme un libricino commemorativo dell'evento con una raccolta degli articoli, alcune fotografie degli esperimenti colossali e persino la dedica autografa di Peter Higgs.

La versione PDF è scaricabile grauitamente da qui, ma se volete qualcosa di più duraturo potete ordinare copie rilegate ad un costo veramente basso.

Arricchire l'uranio con il laser

A darci lo spunto per questo articolo è stata l'approvazione del primo impianto americano abilitato all'arricchimento dell'uranio utilizzando una sorgente laser. La tecnica proprietaria e altamente confidenziale sviluppata da GE - Hitachi si basa sul bombardamento di un flusso di uranio gassoso con una luce laser di frequenza precisa. Per anni era stata considerata l'uovo di Colombo del processo di arricchimento, ma dubbi e paure sulla possibile proliferazione di materiale nucleare a fini bellici ha frenato le autorità ad approvarle. Fino ad oggi, per lo meno.

Iniziamo con la bella info-grafica preparata da Nature dove vengono confrontate le tre maggiori tecnologie.

Fiumi su Marte

Image credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS 

Quante volte ci siamo divertiti a far rimbalzare sul pelo dell'acqua i sassi, specie sui tranquilli e cristallini laghi di montagna. Il trucco è scegliere i sassi piatti che offrono una grande superficie di contatto con l'acqua e relativamente poca massa. L'ideale sono i sassi che si trovano nei fiumi, levigati dallo scorrere di migliaia di litri di acqua... Ora, se non ne dovessimo trovare più sulla Terra, potremmo sempre prendere un paio da Marte!

A parte gli scherzi, Curiosity, il rover grosso come un'automobile e che si porta dietro un intero laboratorio scientifico che abbiamo inviato sul pianeta rosso, sta guadando un fiume, o meglio quello che nel passato doveva esserlo e la prova è proprio in quei sassi piatti che troviamo anche qui sulla Terra.

Che ci fosse stata acqua su Marte non è certo una novità. Un conto però è avere acqua nel sottosuolo, oppure qualche molecola sparsa qua e là, un fiume però è tutta un'altra cosa. In questa immagine gli scienziati hanno riconosciuto tutti gli elementi che caratterizzano le rocce dei greti dei fiumi: a parte il ciottolato fine e piatto che vedete nella parte sinistra dell'immagine, anche quella sporgenza racchiusa nel cerchio con i suoi bordi levigati è chiaramente di origine fluviale.

Continua così, Curiosity e non smettere di stuzzicare la nostra curiosità!

Di chi è il Nobel del bosone di Higgs?

Il pianeta di Nobel con tutti i laureati

Detta così sembra una domanda altamente frivola: la comunità degli scienziati dovrebbe essere abituata ad un livello di discussione più elevato della chiacchiera da bar in cui si discute chi vincerà il campionato di calcio o il premio Nobel per la fisica. A suscitarmi questa domanda è stata l'intervista a Adrian Cho apparsa nel podcast di Science (trascrizione).

La questione è posta in questi termini: siccome la scoperta del bosone di Higgs ha coinvolto due esperimenti con circa 3000 scienziati ciascuno, è praticamente impossibile trovare 3 persone a cui assegnare il premio, qualora decidessero che l'Higgs vale il Nobel. Quindi anziché premiare la scoperta si potrebbe premiare l'invenzione, ovvero chi ha pensato che un bosone potrebbe spiegare il fatto che nella teoria elettrodebole uno dei bosoni mediatori della forza è senza massa, mentre gli altri due ce l'hanno eccome.

Il bosone di Higgs a cappella

Semplicemente geniale, da quando l'ho scoperto su Youtube, non riesco a smettere di ascoltarlo e vorrei proprio contagiarvi tutti.  Il video contiene la parodia della celebre hit di Adele, a cui però sono state sostituite le parole trasformandola nella più fantasiosa descrizione della scoperta e del ruolo del bosone di Higgs nel modello standard. L'autore, Tim Blais, è appena sbarcato sul tubo e questo è il suo primo video, e come inizio non è niente male. Complimenti!

Se volete leggere il testo, lo trovate nel riquadro blu dopo il salto!

L'uomo della Luna

Ieri, 25 agosto 2012, è passato a miglior vita Neil Armstrong, primo uomo a poggiare piede sulla Luna. Tutto il mondo ne ha parlato e gli ha reso omaggio. Attraverso il suo sito internet, la famiglia ha diffuso un messaggio molto conciso in cui da l'annuncio della grande perdita, non solo per loro, ma per l'intera umanità.

Curiosity spara alla prima roccia marziana e lei risponde su twitter

Oggi è stato un giorno speciale per Curiosity. Per la prima volta da quando è arrivata sulla superficie marziana ha avuto modo di provare se il suo super laser funziona. Curiosity è ancora in una fase di rodaggio, in questo periodo sta verificando che dopo i lunghi mesi passati in volo, tutti i suoi strumenti funzionino come dovrebbero. Oggi è stato appunto il turno del potente laser impulsato e della camera (ChemCam) associata. Lo scopo di questa sezione del laboratorio su sei ruote è quello di colpire violentemente alcune rocce, provocando l'evaporazione del materiale di cui è composta ed analizzare attraverso la camera associato la specie chimica di cui si tratta. In questo modo si possono fare analisi chimiche non solo della superficie delle rocce, ma anche del loro interno, cosa particolarmente utile sul fondo di un cratere dove sarà possibile accedere a tutta la stratigrafia della crosta marziana.

Una nano-batteria al trizio per favore

Sarebbe veramente un bel vantaggio avere un cellulare che resta carico una ventina d'anni senza bisogno di portarsi dietro il carica-batterie e rimanere a secco proprio quando ne hai bisogno. Sicuramente più utile e meno futile, sarebbe avere una batteria quasi eterna per una radio d'emergenza da montare su aerei o natanti. Non è tutta fantascienza, in parte è già realtà. Un esempio sono le pile a radioisotopi montate sulle sonde spaziali e in questo bellissimo autoscatto marziano, potete vedere la complessa struttura della pila al plutonio di Curiosity. In queste batterie, si sfrutta il calore prodotto dal decadimento radioattivo di un opportuno radioisotopo per generare corrente elettrica attraverso l'effetto Seebeck, in cui si ha produzione di energia elettrica tra due materiali diversi posti a temperature differenti. 

Lo svantaggio di questi pile è che sono generalmente piuttosto ingombranti e il radioisotopo d'elezione, il plutonio-238, con i suoi 80 anni di tempo di dimezzamento, deve essere prodotto sulla terra nei reattori. 

Un approccio alternativo è quello di sfruttare l'effetto betavoltaico. Nei pannelli solari si sfrutta l'effetto fotovoltaico, ovvero i fotoni - le particelle elementari di luce - interagendo con un particolare materiale cristallino producono una certa quantità di carica elettrica. L'effetto betavoltaico è simile, tranne che al posto di usare i fotoni, si utilizzano degli elettroni veloci (che i fisici chiamano particelle beta) prodotte in alcune tipologie di decadimento radioattivo. 

L'ISS non è un UFO

Quella riga giallastra che sembra un graffio su uno smalto nero nell'immagine qui a fianco è la traccia lasciata dalla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) che questa sera intorno alle 21 e trenta ha sorvolato il cielo alla mia latitudine, chiaramente visibile guardando in direzione sud / sud-est. Per chi volesse i dettagli, li può trovare qui. Durante il mese di agosto saranno parecchi i passaggi della ISS visibili dall'Italia in prima serata e con buone magnitudo. Questa sera la magnitudo era di -2.7 (il valore medio per la ISS è di -2), mentre sarà addirittura -3.4 [1] il giorno 10 agosto quando transiterà ancora intorno alle nove e mezza di sera.