martedì 12 marzo 2019

I numeri di Chernobyl: chi ha ragione?

Una lettura critica dei numeri sul disastro di Chernobyl, e un'occasione per ripassare alcune regole del metodo scientifico.


Ancor oggi, dopo più di 30 anni, parlare di Chernobyl in modo sereno è praticamente impossibile. Non appena si cerca di fare un'analisi seria e il più possibile obbiettiva sulle conseguenze dell'incidente si scatena il putiferio, e tutti si schierano come tifosi di calcio. In pratica sembra che le uniche due posizioni possibili siano o che Chernobyl è stato un disastro epocale, con milioni e milioni di morti, oppure che si è trattato di un evento enormemente sovradimensionato dai media, e che nella realtà non è poi successo niente di così tragico come te lo raccontano. In particolare, poi, sembra impossibile parlare dell'incidente di Chernobyl senza ricondurre il discorso all'essere pro o contro il nucleare, che invece è completamente un'altra questione.

A me, in questo caso, non interessa affatto il dibattito (ultracomplesso, ma quasi sempre affrontato in modo molto superficiale da entrambe le fazioni) sull'essere a favore o contro il nucleare. Questo articolo non è quindi una discussione sul nucleare, si o no, né tantomeno sul nucleare in Italia. Qui io voglio semplicemente raccontare, in un modo che personalmente ritengo obbiettivo, perché supportato da fonti officiali, quanto è successo 30 anni fa, cercando di usare il metro della scienza e dei dati oggettivi e non quello della tifoseria. Anche perché poi, alla fine, si scopre che le due posizioni così estreme su quanto è successo a Chernobyl sono in molti casi solo apparentemente così diametralmente opposte, e nascono spesso (quando non causate dalla malafede) da interpretazioni diverse delle misure, a causa di una comprensione a volte approssimativa della metodologia scientifica.

E quindi, in ciò che segue, dirò cose che in alcuni casi faranno la gioia del filonuclearista, e in altri casi quello dell'ambientalista duro e puro. Il motivo di questo comportamento apparentemente schizofrenico è che la realtà non è mai bianca o nera come tanti invece immaginano, e che, tralasciando le posizioni motivate dalla malafede o dall'ottusità (molto comuni da entrambe le parti) spesso affermazioni che ci appaiono diametralmente opposte sono il risultato di una diversa interpretazione degli stessi dati. Sarà un po' lungo, ma spero interessante.


La premessa importante è che i dati che quoterò non sono frutto di opinioni, ma sono direttamente estratti dai report ufficiali, pubblicati e reperibili in rete, delle agenzie che hanno studiato in dettaglio l'evento di Chernobyl.  La relazione più completa, esaustiva e scientificamente corretta sugli effetti del disastro di Chernobyl è redatta dall'UNSCEAR, l'United Nation Scientific Committee on the Effect of Atomic Radiation, che riassume il lavoro di centinaia di scienziati e specialisti che si sono occupati dell'argomento. Tutti i documenti dell'UNSCEAR relativi a Chernobyl sono visionabili qui. Un altra sorgente di documenti affidabile è quella dell'American National Cancer Institute (fonte) dove sono riassunti, anche per il grande pubblico, numerosi studi sugli effetti dell'incidente sulla salute delle popolazioni interessate. Altre informazioni si possono trovare riassunte dall'Oms (fonte, fonte), dal Chernobyl Forum (fonte), e dal rapporto degli effetti dell'incidente in Bielorussia (fonte).

Penso che Chernobyl sia stato un evento molto devastante, anche solo per l'impatto sociale e emotivo che ha avuto. Indipendentemente dal numero effettivo di vittime, di cui parleremo più avanti, non si può ignorare che un'intera zona nel raggio di 30 Km dalla centrale sia stata evacuata da un giorno all'altro, ed è tuttora disabitata. In questa zona era compresa anche la città di Prypyat, che contava 50000 abitanti. E non si può trascurare il fatto che l'impatto emotivo del disastro della centrale abbia avuto effetti in tutta Europa. In Italia, per esempio, la gente aveva smesso per mesi di comprare verdure e bere latte, mettendo temporaneamente in crisi un intero settore dell'economia. Molti dicono che è stata una decisione assolutamente immotivata, perché il livello di radiazione in Italia non era poi così diverso da quello che si trova tipicamente nelle aree termali, e che un abitante di Bari, in seguito a Chernobyl, ha assunto una dose non diversa da quella che avrebbe assunto in un soggiorno di un paio di settimane a Pozzuoli.

Questo è assolutamente vero, ma nella pratica che differenza fa? Il punto importante è che la gente ha comunque reagito smettendo di mangiare verdure e bere latte per mesi, cambiando le proprie abitudini e mandando temporaneamente all'aria un intero settore economico e alimentare. E trascurare questo fatto solo perché è imputabile all'ignoranza dei cittadini in tema di radiazioni significa, a mio parere, non riuscire a vedere il problema nella sua interezza. Un incidente in una centrale nucleare come quello di Chernobyl, volenti o nolenti, ha un impatto enorme, di gran lunga maggiore dell'inquinamento costante ma apparentemente invisibile di una raffineria, anche se, al computo dei morti e degli effetti negativi sulla salute, la raffineria vince a mani basse. Il fatto che la percezione del rischio da parte della gente, che ci piaccia o no, sia ben diverso nei due casi, è qualcosa che non può essere ignorato, e che quindi, a mio parere, deve essere messo nel computo totale, quando si parla di Chernobyl. A questo proposito un effetto tra i più importanti dell'incidente è stato proprio quello di indurre nelle popolazioni delle zone colpite e di quelle limitrofe un enorme strascico di depressione, apatia e sfiducia nella vita, sfociato in molti casi in alcolismo, suicidi e degrado degli stili di vita, come esplicitamente certificato dalla Oms e dall'UNSCEAR (fonte, fonte)

Questa premessa è secondo me fondamentale, perché l'impatto che ha avuto Chernobyl sulla vita sociale e economica non solo della zona limitrofa, ma di mezza Europa, viene spesso tranquillamente ignorato, come se a contare fossero solo i numeri delle vittime. E se a contare fossero solo i numeri delle vittime non ci preoccuperemmo di spiegare esercito e polizia per rendere sicure le stazioni e gli aeroporti dai terroristi, ma investiremmo piuttosto in insetticidi e zanzariere, perché morire della puntura di un'ape o di una vespa è, numeri alla mano, immensamente più probabile che morire per un attentato. Eppure qualche decina di terroristi può paralizzare il mondo, mentre miliardi di api no.

Un'altra premessa che ritengo altrettanto importante, è che invece le immagini che circolano costantemente sui bambini malati di cancro negli ospedali oncologici dell'Ukraina e della Bielorussia, che vorrebbero testimoniare la tragedia di Chernobyl, con la tragedia di Chernobyl non c'entrano proprio. Non c'entrano innanzitutto perché in un ospedale pediatrico oncologico per forza di cose ci sono sempre bambini malati di cancro, in Bielorussia come a Pavia o a Miami. E poi non c'entrano perché, essendo bambini, all'epoca di Chernobyl semplicemente non erano ancora nati. E infine vedremo che ci sono anche altri motivi per cui non c'entrano affatto. Quindi, se quelle immagini e quei filmati c'entrano con Chernobyl, è perché sono il simbolo di un becero sciacallaggio perpetrato da gente meschina che utilizza la tragedia di alcuni bambini per portare acqua al proprio mulino di ecologista della domenica.

Piuttosto bisogna invece dire che molti di quei bambini sono orfani o sono stati abbandonati, perché vivono in una terra dove la qualità della vita è di gran lunga inferiore alla nostra. Le cause sono molte: le guerre, le instabilità politiche, le disuguaglianze e le tensioni sociali e gli effetti del drammatico e improvviso crollo del regime sovietico, che ha causato un drastico cambiamento e un impoverimento delle popolazioni già povere delle ex repubbliche sovietiche. In tutto questo Chernobyl non c'entra nulla. Come pure non c'entra con i bambini che, anni or sono, venivano in vacanza un paio di settimane in Italia, ospiti di qualche famiglia italiana. Si diceva che venivano per ripulirsi dalle radiazioni, che dal punto di vista scientifico è una totale idiozia. Anche in quel caso quei bambini avevano semplicemente bisogno di una vita migliore, e anche solo due settimane di svago potevano parzialmente contribuire a donare loro un pizzico di felicità. Le radiazioni, che non possono essere ripulite da nessuna vacanza, non ci azzeccavano proprio niente.

Ma adesso veniamo all'incidente in sé e al numero delle vittime.

Innanzitutto bisogna sottolineare che l'esplosione non è stata un'esplosione nucleare, come invece molti credono, ma è stata causata dalla pressione del vapore acqueo, che ha fatto saltare il tetto del reattore, liberando nell'aria il suo contenuto ricco di isotopi radioattivi. Una centrale nucleare non può fisicamente esplodere come una bomba atomica. Lo impediscono le leggi della natura, e non gli accorgimenti tecnici, perché l'arricchimento dell'uranio usato nelle centrali è troppo basso per dar luogo a una reazione come quella che avviene nelle bombe. Di gran lunga troppo basso. Quindi chi associa Chernobyl all'esplosione di una bomba atomica dice una sciocchezza.

Il motivo per cui si è arrivati a non riuscire più a gestire il reattore, fino a provocare l'esplosione che ha provocato lo scoperchiamento del tetto del reattore con conseguente liberazione nell'aria del suo contenuto radioattivo, è un'incredibile serie di disattenzioni, superficialità del personale, incompetenza, sottovalutazione dei rischi e inadeguatezza dei sistemi di sicurezza della centrale. Il tutto durante quello che doveva essere, paradossalmente, un test di sicurezza. Tutto ciò che si diceva non sarebbe mai potuto accadere in una centrale nucleare (gli esperti da dibattito tv facciano un esame di coscienza!) è invece accaduto in poche ore. Un ottimo riassunto degli eventi si trova ad esempio qui.

A Chernobyl ci sono state alcune decine di morti accertate, causate da sindrome acuta da radiazione o comunque direttamente imputabili all'evento senza ambiguità alcuna. Sono quegli operatori (su un totale di un migliaio circa) che, nelle ore successive allo scoperchiamento del reattore, sono stati mandati sul luogo nel tentativo di spegnere l'incendio. L'altissima dose di radiazione assorbita da questi poveretti in poche ore (compresa fra 1000 e 10000 volte la dose normalmente assorbita in un anno dalla radioattività naturale) è stata fatale per alcuni di loro. Anche la caduta di un elicottero con il suo carico umano durante le fasi di intervento urgente, sebbene non direttamente legata alle radiazioni, è comunque direttamente imputabile all'esplosione del reattore. Il numero di queste vittime accertate è stimabile in una sessantina, a fronte di più di un centinaio di malati.

Ma veniamo agli isotopi radioattivi diffusi nell'atmosfera, quelli che hanno causato i danni radiologici a breve e lungo termine, e su cui tanto si discute. I radio-isotopi sono nuclei atomici di vari elementi chimici, prodotti dalle reazioni nucleari all'interno del reattore durante il suo normale funzionamento. Questi nuclei hanno la caratteristica di essere instabili, ovvero dopo un certo tempo caratteristico, che varia a seconda del tipo di nucleo, "decadono", cioè si trasformano in altri tipi di nuclei, emettendo particelle ionizzanti. Queste ultime (e non i nuclei in sé) sono ciò che normalmente chiamiamo "radiazioni". Le particelle ionizzanti (elettroni, positroni, fotoni, neutroni, etc) emessi dal decadimento degli isotopi radioattivi possono avere infatti effetti nocivi dal punto di vista biologico quando attraversano il nostro corpo, effetti che a lungo termine possono causare il cancro o altri tipi di patologie.

La mappa qua sotto mostra come si sono diffusi nelle regioni circostanti alla centrale gli isotopi rilasciati dall'esplosione del reattore. Le zone colorate in rosso scuro sono quelle con maggiore concentrazione di isotopi radioattivi. Si nota una diffusione a macchia di leopardo, causata dalle condizioni atmosferiche, dai venti e soprattutto dalle piogge, che hanno contribuito a depositare gli isotopi al suolo. Per inciso si vede subito che l'Italia è stata interessata in modo veramente marginale. Invece, sebbene Chernobyl si trovi in Ucraina, le zone maggiormente interessate dal deposito di isotopi radioattivi si trovano in Bielorussia, che è una nazione confinante.



Il problema a questo punto è stimare quante vittime ci sono state, e eventualmente ci potranno essere in futuro, imputabili alle radiazioni rilasciate nell'ambiente, in aggiunta a quella sessantina di cui parlavamo prima, per i quali la relazione di causa-effetto con le radiazioni è inequivocabile.

Qui la cosa si fa difficile, perché il cancro, uno degli effetti più comuni delle radiazioni ionizzanti in eccesso, non è mai direttamente collegabile alla causa, se non in termini statistici. Non solo, ma l'insorgere della malattia può avvenire anche a distanza di anni dall'evento che ne è stato causa. E quindi il lavoro da fare è quello di valutare se, nelle popolazioni interessate dal disastro, ci sono stati o ci sono tuttora casi di tumore in eccesso rispetto a quello che avveniva prima dell'esplosione della centrale, e rispetto a ciò che avviene in aree o presso popolazioni non in relazione con l'evento. E la cosa non è così semplice come potrebbe sembrare, e cercherò di spiegare perché.

Bisogna poi sottolineare che non esistono statistiche sugli effetti sulla salute di incidenti simili (l'evento di Fukushima è avvenuto dopo). Le uniche statistiche disponibili  sono quelle relative agli effetti delle due bombe di Hiroshima e Nagasaki. Tuttavia questi ultimi non possono essere direttamente confrontabili con gli eventuali effetti di Chernobyl, per vari motivi. Innanzitutto perché il materiale radioattivo delle due bombe è enormemente inferiore a quello contenuto nel reattore di Chernobyl. Stiamo parlando di qualche decina di chilogrammi di Uranio arricchito contenuto nelle bombe contro qualche centinaio di tonnellate di materiale ricco di isotopi radioattivi! (anche se solo una parte di esso è stato liberato nell'atmosfera). Chernobyl ha emesso nell'aria una quantità di isotopi radioattivi alcune centinaia di volte superiore alle bombe sul Giappone.

In aggiunta la vita media e la tipologia degli isotopi nei due casi è diversa, e quindi un confronto diretto è difficile. Le morti di Hiroshima sono state principalmente causate dall'esplosione e dall'altissima temperatura da essa provocata, e solo in seconda battuta dalle radiazioni. Inoltre c'è una grande differenza sugli effetti da irradiazione da radiazioni intense ma assunte in breve tempo, come è avvenuto principalmente a Hiroshima, e assunzione di isotopi radioattivi tramite il cibo e la respirazione in modo non elevato ma continuato nel tempo, come avvenuto a Chernobyl. Tutto ciò rende difficile il confronto fra i due casi. Dettagli possono essere trovati qui e nelle referenze in esso citate.

Un effetto certo e ben rilevato del disastro di Chernobyl sono i casi di tumore alla tiroide (fonte).  Il cancro alla tiroide è causato dall'isotopo Iodio 131, che fa parte della mistura di isotopi radioattivi emessi da un reattore a fissione come quello di Chernobyl. Lo Iodio 131 si deposita nel terreno e viene assimilato respirando ma soprattutto mangiando verdura, e in questo modo può entrare a far parte del latte prodotto dalle mucche che si sono cibate dell'erba contaminata, e quindi nel ciclo alimentare. Le fasce di popolazione più colpite sono state i bambini e gli adolescenti, che hanno assunto latte contaminato nei giorni successivi all'incidente. Lo Iodio 131 ha tuttavia una vita media di circa 8 giorni. Vuol dire che dopo 8 giorni il numero di isotopi di Iodio 131 si riduce della metà. E così via ogni 8 giorni successivi. Il risultato è che dopo qualche settimana tutto lo Iodio 131 emesso dal reattore si è ridotto a livelli non elevati, e quindi da questo punto di vista i rischi cessano di esistere. Tuttavia gli effetti sulla salute derivanti dall'ingestione di Iodio 131 possono manifestarsi anche molto tempo dopo che questo isotopo è completamente decaduto.

Studi epidemiologici hanno mostrato un inequivocabile aumento dei casi di cancro alla tiroide in particolare in Bielorussia, soprattutto per le giovani fasce di età, come mostrato nel grafico qua sotto. La correlazione è chiara, e si vede che, per la fascia di età tra zero e 14 anni, il numero di casi di cancro crolla drasticamente dopo l'anno 2000, in quanto nessuno degli appartenenti al campione in questione era ancora nato all'epoca del disastro. In totale si stima che al 2005 circa 5000 casi di cancro alla tiroide siano imputabili all'evento, con un incremento fino a 10 volte il livello precedente al disastro. Sebbene le stime future siano affette da grande incertezza, l'aumento di casi di cancro alla tiroide presso le popolazioni che all'epoca assorbirono Iodio 131 perdurerà ancora nel tempo (vedi la componente del grafico relativa a 20-24 anni, ovvero quella che comprende individui già nati all'epoca, che non accenna a decrescere nel tempo).





Nelle zone maggiormente influenzate dalle radiazioni gli effetti furono significativamente attutiti dalla somministrazione di pastiglie di Iodio non radioattivo. Fortunatamente il cancro alla tiroide è uno di quelli che, se opportunamente trattato, ha una probabilità di guarigione tra le più alte. Al momento si stima che i decessi siano stati solo l'1% dei casi registrati.

Oltre allo Iodio 131, altri isotopi radioattivi sono stati diffusi nell'atmosfera. In particolare il Cesio 137, che ha una vita media di 30 anni. I rischi per la salute, anche in questo caso, sono nella loro ingestione prolungata nel tempo tramite la respirazione o tramite il cibo. In media la dose assorbita dai 530000 lavoratori che si sono alternati per arrestare l'incendio nella centrale e per metterla in sicurezza è di 120 mSv (milliSievert). Per confronto la dose di una TAC che è di circa 9 mSv (13 volte inferiore), e la dose media annua di fondo naturale è 2.4 mSv (50 volte inferiore). Le 115000 persone evacuate dalla zona attorno alla centrale hanno assorbito in media 30 mSv, mentre si stima che chi ha continuato a vivere nelle zone limitrofe non evacuate abbia assorbito in 20 anni circa 9 mSv in eccesso rispetto al fondo, ovvero l'equivalente di una TAC, che di per sé non costituisce una dose a rischio.

Pertanto, a parte il cancro alla tiroide, per il quale la correlazione con l'evento di Chernobyl non è messo in discussione, per gli altri tipi di cancro la situazione non è chiara. Questo è dovuto a vari fattori. Innanzitutto la dose assorbita mediamente non elevata, e la non immediata correlazione fra la data dell'evento e l'insorgere della malattia. E poi la mancanza di dati epidemiologici precedenti (Chernobyl è stata una prima assoluta) che non permettono di valutare con sicurezza che cosa ci si aspetti di osservare. In particolare non è affatto chiaro l'effetto sulla salute di basse dosi di radiazione, non molto superiori al fondo, assimilate in modo prolungato nel tempo.

In ogni caso, trascurando questo aspetto, il modo in cui è necessario procedere per studiare l'eventuale effetto di un evento come Chernobyl sulla salute rappresenta un interessante esempio del modo di procedere scientifico, e di come esso possa venire frainteso dall'opinione pubblica e dai media, che tipicamente non sono abituati al linguaggio della scienza.

mercoledì 27 febbraio 2019

La differenza fra la scienza e la pseudoscienza

Cosa si nasconde dietro quello "pseudo" in più o in meno.


Cosa rende diverse nel metodo la scienza dalla pseudoscienza? Quali sono le differenze che ci permettono di distinguere le due discipline? Questa è una lista, certamente non esaustiva, degli aspetti che ritengo caratterizzanti di una disciplina rispetto all'altra. Però se dovessi scegliere il punto più importante, sceglierei l'ultimo, che sintetizza il diverso approccio delle due discipline nei confronti del mondo.

1) Le esperienze personali nella scienza non contano. La pseudoscienza invece basa le sue verifiche su "a me è successo che... e quindi funziona". Nella pseudoscienza è normale trovare testimonianze del tipo: "io avevo la polmonite, ma ho preso la tisana di melissa tre sere di seguito e mi è passato tutto". Da cui si conclude che la tisana di melissa serve a curare la polmonite. La differenza rispetto alla scienza sta nel fatto che quest'ultima si preoccupa anche di contare tutti quelli che hanno preso la tisana di melissa ma poi sono finiti all'ospedale per polmonite trascurata. E confronta quale dei due numeri è più rilevante...

2) La scienza cerca di smentire se stessa, la pseudoscienza cerca invece conferme. Questo è un punto fondamentale che è tutto sommato poco noto. Quando si crede di aver fatto un'importante scoperta scientifica, l'atteggiamento scientifico è quello di cercare l'errore, ovvero di falsificare la presunta scoperta. Si va in cerca di tutti i possibili effetti che potrebbero aver inficiato la misura, facendoci credere quello che invece non è. La pseudoscienza ignora completamente questa prassi, e si basa generalmente su affermazioni impossibili da confutare, per confermare tesi precostituite. Della serie: il Professor Silvanski afferma che, essendo tutti immersi in un campo vibrazionale energetico positivo, possiamo guarire dalle malattie applicando la simbiosi quantica, e infatti un ragioniere di Montorio al Vomano è guarito dalla sciatica immergendosi in una vasca piena di pietre colorate. Nella pseudoscienza mancano totalmente le misure quantitative, e non esiste alcun atteggiamento critico verso le proprie affermazioni.

3) La scienza ha un linguaggio chiaro, la pseudoscienza usa termini a caso. Questo è un aspetto cruciale. Ne avevo già parlato in dettaglio qui.. La scienza si preoccupa di definire i concetti e i termini che usa, in modo che qualunque persona con conoscenze della materia comprenda di cosa si stia parlando, e sia in grado di verificare, e eventualmente smentire, le affermazioni o le scoperte. La chiarezza e la coerenza del linguaggio rendono quindi la scienza universale, e sono uno dei suoi punti di forza. La pseudoscienza usa invece termini vaghi e usati a caso, senza preoccuparsi di definirli. E quindi mescola energia, forza, potenza, e concetti non definiti come energia vibrazionale positiva (positiva rispetto a cosa?), potenza cosmica, campo quantico di guarigione, modificando e aggiustando continuamente i termini usati. Il risultato è che l'affermazione pseudoscientifica non può essere mai contraddetta, perché è impossibile entrare nel merito. Come fate a dialogare con uno che usa termini a caso, e che non specifica che cosa intende? In questo modo la pseudoscienza si svincola automaticamente da qualunque forma di controllo. Anche dal punto di vista sperimentale, il controllo diventa spesso impossibile. Un esempio? L'omeopatia. Gli omeopati affermano che la data sostanza serve a curare una certa malattia. Però poi sostengono che, essendo la cura sull'individuo e non sulla malattia, qualunque test a doppio cieco è praticamente inutile per certificare la validità del rimedio. Però poi citano specifici test in doppio cieco a supporto dell'omeopatia, se questi vanno a favore dell'omeopatia. Ci notate una certa incoerenza?

4) La riproducibilità. Per entrare a far parte di un libro di scienze, un risultato scientifico deve essere riproducibile. Bisogna quindi specificare come è stato ottenuto, in modo che altri scienziati, in modo indipendente, possano essere in grado di replicarlo ottenendo risultati simili. La pseudoscienza, invece, si disinteressa totalmente del controllo: basta che qualcuno sostenga che funzioni, che con lui ha funzionato, che con suo cognato ha funzionato, e è sufficiente.



5) La scienza è coerente con se stessa. La pseudoscienza prende dentro tutto. Se una scoperta cozza radicalmente con ciò che già si conosce, la scienza quantomeno drizza le orecchie, prima di accettarla acriticamente. Se eventuali test indicassero che i pomodori non obbediscono alla legge di caduta dei gravi come tutti gli altri corpi, e che giusto un attimo prima di spataccarsi per terra hanno una leggera indecisione, si cercherebbe di capire il perché di questa incredibile anomalia (e sarebbe una scoperta epocale!). Questa cosa, per inciso, è successa esattamente in questi termini con i neutrini che, ad un certo punto, sembravano andare di pochissimo più veloci della luce, una cosa che avrebbe sovvertito molte delle conoscenze riportate sui libri di scuola. La reazione della comunità scientifica è stata che magari!, sarebbe stata una scoperta epocale, ma prima di crederci e esserne certi era necessario fare un bel po' di controlli aggiuntivi. Controlli che, per la cronaca, hanno evidenziato un errore nella misura. Per la pseudoscienza invece, tutto fa brodo. Oggetti volanti non identificati, fantasmi, ombre misteriose sullo specchio, macchie di muffa sui muri a forma di alieno, fondi del caffè con le sembianze del nonno morto, vibrazioni cosmiche e meno cosmiche, tutto quanto coesiste allegramente nel calderone del tutto è possibile, e se volete aggiungere qualcosa di nuovo, c'è spazio per tutto, e niente contraddice niente. Un esempio per tutti? Le scie chimiche. Secondo i sostenitori della loro esistenza servirebbero, nell'ordine, a produrre malattie per vendere più medicine, a farci morire con lo scopo di ridurre la popolazione mondiale (che intanto però aumenta alla faccia del complotto, e poi se riduci la popolazione mondiale vendi anche meno medicine!), a causare inondazioni, a scatenare terremoti, a cambiare le correnti oceaniche, a invertire l'asse del campo magnetico terrestre, a alterare il clima, a far piovere di più, a causare siccità, a spruzzare nanomacchine che, inalate, permettono il controllo della popolazione, e altre amene spiegazioni, tutte contemporaneamente vere. Lo stesso succede se chiedi chi è a capo del complotto. Dalla CIA all'INPS, ci trovi tutti. E non è una battuta! Leggetevi per divertimento l'organigramma dei responsabili del complotto in Italia, redatto dal guru degli sciachimisti italiani (fonte). Poi ogni nazione avrà ovviamente il suo organigramma diverso. A proposito, a San Marino cercano personale, perché in così pochi non ce la fanno a fare tutto.

6) Lo scienziato vuole pubblicare in Peer Review. La pseudoscienziato sul proprio profilo Facebook.  Pur con tutti i suoi difetti e limiti, la peer review è considerata dalla comunità scientifica una forma di garanzia che un certo risultato sia stato ottenuto seguendo la corretta metodologia scientifica. La pseudoscienza si disinteressa completamente di questo aspetto. Nella pseudoscienza sono tutti per uno, e non capita mai che ci si smentisca a vicenda. Avete mai sentito una diatriba fra cromoterapisti sull'uso del colore verde nel trattamento delle gastriti? Lo pseudoscienziato apre un sito web, un profilo Facebook, oppure scrive un libro o tiene conferenze in giro, e quello basta e avanza per avere l'autorevoleza sufficiente.

7) La pseudoscienza ignora l'importanza delle competenze specifiche. Si può essere farmacisti, presentatrici tv o disk jockey e sentenziare di immunologia, si può essere elettricisti in pensione e pretendere di saper prevedere i terremoti, si può essere laureati in scienza della comunicazione e millantare di poter curare la sclerosi laterale amiotrofica, nonostante gli esperti di tutto il mondo dicano sia al momento impossibile. La pseudoscienza, disinteressandosi totalmente del controllo, si disinteressa anche delle competenze di chi spara affermazioni.

8) Il rasoio di Occam: una linea guida nel metodo scientifico. Se per un certo fenomeno esiste già una spiegazione semplice,  è controproducente e in generale metodologicamente sbagliato inventarsene un'altra più complessa. Un principio generalmente disatteso dalla pseudoscienza, che non esita a inventarsi guarigioni dovute alla meccanica quantistica per spiegare ciò che guarisce normalmente anche senza fare niente. Allo stesso tempo, l'apparente l'incapacità di spiegare un certo fenomeno tramite ciò che si conosce già, non rende affatto valida l'ipotesi alternativa, soprattutto se questa è strampalata. Se sul momento non so spiegare una luce che vedo nel cielo, questo non rende affatto probabile che si tratti di un'astronave aliena.

9) Il progresso scientifico mira a una migliore comprensione del fenomeno che viene studiato. La pseudoscienza invece si disinteressa di comprendere i fatti, ma è sostanzialmente una serie di pratiche e di procedure sconnesse fra loro. Trecento anni di gravitazione universale hanno portato a capire in dettaglio il moto dei pianeti attorno al sole. Invece duecento anni di omeopatia ci ripropongono esattamente le stesse pratiche ideate dal suo inventore, e formulate in un'epoca in cui ancora non si conoscevano né virus, né batteri, né la chimica. E in 2000 anni l'astrologia non è cambiata di una virgola, salvo includere l'effetto dei nuovi pianeti, ma solo dopo che la scienza li aveva scoperti, e aveva quindi informato gli astrologi della loro esistenza.


giovedì 21 febbraio 2019

Scienza contro pseudoscienza: perché la spiegazione scientifica perde sempre

Ieri ho letto un articolo dell'Airc, l'Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro, sui presunti rischi per la salute del forno a microonde. L'articolo si può leggere a questo link. La domanda a cui l'articolo cercava di rispondere era: "Scaldare con il forno a microonde aumenta il rischio di cancro?

A questa domanda il cittadino medio si aspetterebbe una risposta chiara: si o no. E la pseudoscienza offre una risposta chiara: il forno a microonde è nocivo alla salute, non ci sono dubbi.

Alcuni esempi di siti o pubblicazioni pseudoscientifiche che danno questo tipo di risposta si trovano ad esempio qui,  qui,  qui,qui, giusto per fare qualche esempio. Nell'ultimo link, in particolare, si può leggere la dichiarazione del Dott. Hans Ulrich Hertel, nutrizionista svizzero laureatosi all'Istituto Federale di Tecnologia a Zurigo, che dice testualmente: "Le microonde generate tecnologicamente sono in contraddizione con la natura e quindi tossiche: stiamo parlando di un’energia basata sul principio della corrente alternata, mentre le energie naturali si basano sulla corrente continua a impulsi”. Lo stesso dottore precisa che: "Il sole irradia la sua luce in modo continuo, creando un flusso ininterrotto di impulsi che è in grado di portare e sostenere la vita sulla terra; le microonde invece, in seguito alle continue inversioni di polarità, creano un effetto di “scuotimento” e di separazione che causano nei tessuti biologici e anche in quelli inorganici un processo di decadimento. L’effetto di questo è il cancro" (il neretto è nell'originale).



Faccio veramente fatica a trattenermi di fronte a questa montagna di puttanate epocali. Però oggi mi sento Ghandi, e passo oltre, perché in realtà voglio prendere spunto da questo articolo dell'Airc per sottolineare come la pseudoscienza sia sempre molto netta nelle sue affermazioni (il microonde fa male), mentre la scienza, coerente al suo metodo e al suo modo di trattare i problemi, non lo è mai. Anzi, spesso appare addirittura ambigua nelle sue affermazioni, tanto da farti dire "se non lo sai, dillo chiaramente, non ci girare intorno!" Il risultato è che se non si conoscono il metodo scientifico e il linguaggio della scienza, quest'ultima, in un confronto con la pseudoscienza, ne uscirà sempre sconfitta, se la posta in palio è ottenere la fiducia dei cittadini.

Leggiamo quindi cosa dice l'Airc, e facciamogli il contropelo come se fossimo pseudoscienziati. Come se ragionassimo come il Dottor Hans Ulrich Hertel, anche se è una cosa che non auguro a nessuno, perché avere un cervello simile sarebbe veramente una bella sfiga.

L'Airc, già nel sottotitolo, scrive: 

"Non vi è alcuna dimostrazione che l'uso del forno a microonde aumenti il rischio di cancro e ancor meno che il cibo scaldato con questo elettrodomestico possa essere meno nutritivo di quello cotto o riscaldato in altro modo."

Notate dove sta il problema? Percepite l'ambiguità della frase? "Non vi è alcuna dimostrazione che l'uso del forno a microonde aumenti il rischio di cancro". Non dice "il forno a microonde non aumenta il rischio di cancro". Quella sì che sarebbe stata un'affermazione categorica. No, l'Airc, cioè la scienza, dice "non vi è alcuna dimostrazione che aumenti il rischio di cancro".

Cioè sostanzialmente ci dice che finora, per quanto abbiamo provato a cercare, non abbiamo mai trovato nessun indizio che la cottura a microonde possa causare il cancro. Che è la risposta scientificamente corretta, perché per un problema del genere la scienza non può escludere in assoluto che il fenomeno avvenga, anche se  teoricamente non ci sono motivi perché avvenga, ma può solo porre un limite a quanto al massimo può essere frequente, in base al fatto che non è mai stato osservato nulla. Per capirci, leggete questo articolo sui dadi truccati (pubblicità occulta al mio blog).

Quindi, il fatto che "non vi è alcuna dimostrazione" non vuol dire che si sta brancolando nel buio, ma che, proprio in virtù del fatto che sono state fatte tante misure, tutte con esito negativo, un eventuale effetto nocivo del forno a microonde, ammesso che esista, sarà certamente estremamente piccolo. Altrimenti ce ne saremmo accorti. Questa affermazione dovrebbe tranquillizzarci, se si conosce il linguaggio della scienza.

Se invece non lo si conosce, questa affermazione ci mette ansia, oltre ad apparirci veramente molto deludente, perché viene da pensare che la scienza non sappia dare una risposta chiara, e che magari un domani si potrebbe scoprire che il microonde causi effettivamente il cancro in quantità. Ti aspetteresti un bel no, e invece ti trovi di fronte questo vorrei ma non posso. E rispetto alla risposta pseudoscientifica, che se ne fotte dei dubbi e afferma categorica e sprezzante, non c'è storia! Se non conosci il linguaggio della scienza, scegli il Dott. Hans Ulrich Hertel, che almeno ha parlato chiaro!

Ma continuiamo a leggere quello che dice l'Airc: "I forni a microonde scaldano il cibo grazie all'azione di radiazione a radiofrequenza, dotata di una bassa quantità di energia."

Notate il problema? La parolina "radiazioni"! Una parola che la maggior parte della gente solo a sentirla pensa subito a Hiroshima e Nagasaki. Le radiofrequenze si chiamano radiazioni a radiofrequenza. Anche i raggi infrarossi, quelli che escono dal telecomando della tv, si chiamano radiazioni. E anche la luce che viene dal sole, quella che invece piace al Dott. Hans Ulrich Hertel perché non è alternata - dice lui - si chiama radiazione. Radiazione elettromagnetica, per la precisione. Queste radiazioni non hanno niente a che vedere con la bomba atomica, e nemmeno con la radioattività, ma nel linguaggio scientifico si chiamano allo stesso modo. Solo che se non conosci queste cose, se non hai il minimo rudimento di scienza, dici: "ecco, visto? Te lo dicevo che il forno a microonde usa le radiazioni! Lo dice anche l'Airc!" E magari concludi che quindi anche il cibo diventa radioattivo quando lo scaldi. E da lì a concludere che causa il cancro è un attimo!

E poi l'Airc continua con una frase che vorrebbe essere rassicurante, ma che invece sortisce, anche questa, l'effetto opposto: "Solo le radiazioni ad alta energia hanno potere ionizzante, cioè sono in grado di modificare la struttura subatomica della materia e quindi di indurre alterazioni del DNA che possono aumentare il rischio di cancro".

Come interpreta questa affermazione chi non sa nulla di scienza? Interpreta dicendo che alla fine è solo una questione di lana caprina, e che non c'è una distinzione così netta fra microonde e Hiroshima, e che sotto sotto, alla fine, sono la stessa cosa. Metti che ti scappa una microonda un po' più energetica del normale, e ecco che modifichi il DNA e ti viene il cancro!

Più in basso l'Airc spiega bene questo aspetto, ma a quel punto chi è attratto dalla tesi pseudoscientifica ha già chiuso il cervello. Ha già preso la sua decisione. Eh sì, perché tutto quello che necessita approfondimento è in antitesi alla pseudoscienza. La pseudoscienza offre scorciatoie facili e confortanti.  Si o no, buono o cattivo, bianco o nero. La pseudoscienza ti da risposte brevi, sintetiche e apparentemente chiare, senza ambiguità. La pseudoscienza non ti richiede sforzi di comprensione. La scienza invece, per sua natura, contestualizza, analizza, distingue, e addirittura mette in dubbio se stessa. La scienza si preoccupa di essere onesta, la pseudoscienza no.

Quando ci si trova al cospetto di una possibile scoperta, l'approccio scientifico impone innanzitutto di scoprire se e dove si è sbagliato, ovvero si cerca di falsificare quella scoperta. E fare questo richiede impegno mentale e consapevolezza delle cose, oltre che voglia di capire. In contrapposizione la pseudoscienza cerca conferme delle proprie tesi preconcette, utilizzando veloci scorciatoie: "come hai detto? Ci sono le radiazioni? Allora vedi che fa male!"

Per questo è assolutamente fondamentale insegnare a scuola lo spirito critico e il modo che ha la scienza di affrontare i problemi, molto più che insegnare nozioni di scienza. La cultura scientifica non è sapere di atomi, ossidoriduzioni e piani inclinati, anche se saperne può aiutare, ma è innanzitutto sapere come funziona la scienza, i suoi meccanismi, e i suoi apparenti limiti, che in realtà ne rappresentano la forza. Insegniamo quindi a scuola il metodo scientifico. Magari poi nella vita quegli studenti faranno tutt'altro, ma avremo comunque contribuito a creare cittadini più critici e più consapevoli.

PS: anche fra gli scienziati esistono i disonesti, ovviamente. Anche fra gli scienziati c'è chi, per soldi o gloria, può falsificare i dati e i risultati di un esperiemento, e inventarsi scoperte inesistenti. Ma anche qui c'è una differenza con le pseudoscienze: la scienza per sua natura si preoccupa di verificare le scoperte, soprattutto se sono importanti e rivoluzionarie, perché in generale di una singola osservazione non si fida. E quindi la scienza è capace di smascherare e isolare gli impostori al suo interno. La pseudoscienza, invece, degli impostori non se ne preoccupa proprio.

sabato 2 febbraio 2019

Novità sulla fusione fredda: la realtà supera ogni immaginazione

Andrea Rossi ha presentato la sua "incredibile" invenzione. Incredibile, appunto...


Il 31 gennaio Andrea Rossi ha presentato al "mondo" la sua invenzione, l'ECat SK, un oggetto che, secondo le specifiche da Rossi stesso divulgate, dovrebbe produrre energia 57 volte superiore a quella che viene introdotta, senza emissioni di CO2, producendo una potenza di 22 kW (chilowatt). Praticamente la potenza necessaria a mandare avanti una palazzina con 6 o 7 appartamenti.

L'oggetto dovrebbe funzionare tramite un processo fisico sostanzialmente sconosciuto, che viene genericamente chiamato "fusione fredda". Nonostante molti abbiano tentato di replicare i famosi risultati di Fleischmann e Pons del 1989, nessuno è mai riuscito a ottenere nulla di concreto. La storia della fusione fredda, senza entrare troppo nel tecnico, è riassunta in modo corretto qui.

La storia di Rossi e del suo ECat (Energy Catalyzer) è peculiare, e la si può leggere ad esempio qui e qui. E' una storia costellata da annunci roboanti poi rivelatisi bufale, tentativi falliti, e anche eventi esilaranti e paradossali. In rete c'è un nutrito gruppo di aficionados, e un gruppo Facebook dedicato, frequentato da sostenitori di Rossi provenienti da varie parti del mondo. In questi ultimi due o tre anni, molti ricercatori indipendenti, come si chiamano oggi, si sono cimentati nella fusione fai da te, cercando di replicarla. In pratica ciò che tutti fanno è prendere un contenitore, che vorrebbe essere il "reattore", e riempirlo di sostanze varie (Rossi non ha mai detto chiaramente cosa contenesse il suo reattore), e poi dargli corrente, e osservare cosa salta fuori. Nella maggioranza dei casi non succede nulla, ma in alcuni casi la temperatura sale, prima di fare un piccolo botto e rompere tutto. Agli occhi dei fan, questa è la prova della fusione fredda che si instaura. Un esempio tragicomico di questi tentativi di repliche è raccontato in un articolo di questo blog.

Comunque, dopo anni di roboanti quanto falsi annunci, test indipendenti che indipendenti non erano, promesse pubbliche, partnerships che venivano siglate e poi venivano rotte, e cause legali per svariati milioni di euro, il 31 gennaio 2019, per i fan della Rossi cold fusion, sembrava essere il grande giorno, il giorno in cui il mondo avrebbe finalmente visto il futuro dell'energia diventare reale: la presentazione dell'ECat SK funzionante, pronto per essere commercializzato. Un'invenzione che da sola prometteva quindi di risolvere in un colpo solo il problema energetico mondiale, e quello dei cambiamenti climatici.

Già alcune ore prima, in rete erano tutti pronti per la diretta, con il conto alla rovescia. Le promesse erano quelle di far vedere funzionante un oggetto grossomodo delle dimensioni di un microonde, che va attaccato alla normale spina di casa, e che produce in uscita una potenza di decine di kW. Ma la cosa veramente sorprendente era che al suo interno il "reattore", che ha le dimensioni di un cilindretto di una quindicina di centimetri di lunghezza, avrebbe raggiunto una temperatura di circa 10000 (diecimila) gradi, praticamente il doppio della temperatura superficiale del sole.

E già ti vengono in mente due considerazioni. La prima è che c'è gente che protesta perché non vuole la Tap, un tubo che trasporta gas a svariate centinaia di metri sottoterra, e poi magari si piazzerebbe in casa un oggetto in cui nessuno ha mai nemmeno guardato dentro per vedere come è fatto, che produce una reazione nucleare di tipo sconosciuto e che nessuno ha mai testato se non colui che lo mette in vendita, e che produce al suo interno una temperatura che è due volte quella del sole. Voglio la lista di chi lo comprerà, e poi li vado a cercare uno per uno, e se poco poco ne trovo uno che è contro gli Ogm o contro le vaccinazioni, gli faccio ingoiare una cisterna di olio di palma con l'imbuto.

La seconda cosa che ti viene da dire è che se all'interno di questo oggetto si raggiungono 10000 gradi di temperatura, per un oggetto delle dimensioni di un cacciatorino, e dato che tutta la scatola che lo contiene è larga appena una trentina di centimetri, la vera invenzione epocale è il materiale coibentante, che non lascia passare niente e ti scherma da 10000 gradi a temperatura ambiente nello spazio di qualche centimetro!

Comunque, veniamo alla presentazione dell'oggetto che dovrebbe cambiare il futuro dell'umanità, risolvendo per sempre il problema dell'approvigionamento di energia e del riscaldamento globale.

Inizia la proiezione, e subito dici "ma che cazz...!" Vengono fuori infatti due pupazzi tipo Muppets, uno è Rossi e l'altro è Galileo. I due pupazzi dialogano, e capisci che il nostro si paragona a Galileo Galilei, che ha sfidato il potere ufficiale con scoperte definite all'epoca eretiche.  E scusate la modestia.

Finiti i Muppets, sopra un sibilo costante da messaggi dallo spazio profondo, ecco i tamburi della sigla di 2001 Odissea nello spazio, tanto per dare solennità alla cosa. Subito dopo sullo schermo compare un affare coperto di un telo nero, e comprendi che la sotto c'è lui, il mitico ECat! Lo sfondo e l'ambientazione sono quantomeno casarecci: inquadratura sghemba, le mattonelle sono quelle di casa, un paio di fili che spuntano fuori, e una tenda che ti immagini nasconda il nonno che sta guardano la tv. E già ti chiedi: ma chi è il genio della comunicazione che gli ha curato l'evento? Lo sceneggiatore di Alex l'ariete, l'imperdibile unico film in cui recita Alberto Tomba?



Subito dopo entra in scena un tipo, che si vede solo dalla vita in giù (poi si rivelerà essere Rossi stesso), e che con la teatralità di Silvan quando scopre Raffaella Carrà di nuovo intera dopo averla tagliata in tre pezzi, svela finalmente al mondo l'ECat SK in tutto il suo fulgido splendore. 

Le sembianze sono quelle di una colonnina per bere, di quelle che trovi a metà dei corridoi negli uffici. Dalla colonnina esce un filo sottile (dubito che terrà i 22 KW previsti), sopra ci sono un pulsante di arresto generale (sarà collegato a qualcosa?), un paio di scatolette, e niente altro. Il tutto, dice Rossi, è controllato da remoto dall'azienda via internet. Non specifica cosa succede se va giù la rete e ti va in palla la reazione nucleare.


E poi l'inquadratura. Madonna, l'inquadratura è pazzesca! Sghemba, storta, non mostrerà mai, per tutte le 2 ore e 30, tanto è durato l'evento, il volto di Rossi, mostrandoci soltanto la sua zona pelvica. Cosa di cui, francamente, avremmo anche fatto a meno. Manco fosse Rocco Siffredi, che almeno qualcuno ci avrebbe trovato un motivo di interesse.

E poi Rossi, che ha la voce da cavernicolo, perché - si scusa - ha la raucedine. Che sfiga però! Presenti in diretta al mondo l'invenzione del secolo, curi tutto nei minimi dettagli, ti affidi al fior fiore degli esperti di comunicazione, e poi ti va via la voce! Di peggio poteva esserci solo che gli veniva il caghetto, e ogni tanto era costretto a assentarsi dicendo: "sorri, bat ai ev tu go tu de batrum".

La voce fuori campo annuncia che l'ECat SK è disponibile per applicazioni industriali da adesso! Via alle telefonate, insomma. Il video dell'intera presentazione, che per verve e capacità di attirare l'interesse, in confronto l'Albero degli Zoccoli è Fast and Furious, è visionabile qui. Dateci un'occhiata, e vedrete che non mi sto inventando niente, né sto esagerando.

Il commentatore aggiunge anche che questo video non è una presentazione, ma ha scopo commerciale.  With compliments! E pretendi che qualcuno resti positivamente convinto all'acquisto (tra l'altro, il prezzo non mi sembra sia stato menzionato), dopo aver visto un video così? Che la televendita di spremiagrumi su Tele Montelupone in confronto rappresenta lo stato dell'arte in fatto di tecniche di persuasione?

Però Rossi rassicura tutti dicendo che - giuro - "we guarantee to our clients" che è tutto vero e che le specifiche sono giuste. Roba da matti. Non riesco a credere a quello che vedo. Questo Rossi l'ha menata per anni con "The impossible invention", così si intitolava un libro a lui dedicato, e poi se ne esce con una televendita della peggior specie, con telecamera fissa e immagine sghemba, in cui la prova è che garantisce lui che tutto funziona?

Ah, tralascio poi che in un paio di occasioni parla di potenza di tot Volt. Voglio essere buono, e voglio credere che sia l'emozione che gli fa dire Volt al posto di Watt.

A un certo punto viene mostrata l'immagine del reattore, ripreso da una telecamera posta all'interno del baracchino. La temperatura del reattore è quasi 10000 gradi (8000 e qualcosa, si vede che era un po' giù di voce come Rossi). Praticamente appare come un blob bianco, privato di qualunque dettaglio, e quindi di nessuna informazione. La voce fuoricampo dice che Rossi la chiama "ballerina", e che lui è "fell in love with it". E parte una musica languida coi violini che va avanti per un minuto buono, su immagine fissa del blob incandescente, alias ballerina. Roba da prendere il mitra e sparare allo schermo.

E poi c'è il capolavoro dei capolavori. Viene mostrata la strumentazione, tra cui una bilancia, che serve a dimostrare che l'oggetto, il reattore, non cambia di peso durante l'operazione. Che ti aspetti una misura precisa, insomma, qualcosa di professionale, e quindi uno strumento di precisione. E invece la bilancia è una di quelle per pesare la pasta, con la lancetta di plastica che non sai dire se è su una tacca o sull'altra, e che se togli i fusilli e poi li rimetti è garantito che ti legge almeno 20 grammi di differenza rispetto a prima. Tra l'altro la scala va da 0 a 300 (pounds), e la lancetta è attorno ai 20, quindi non è nemmeno nel range di maggiore precisione della bilancia, che tipicamente è quello centrale, come si impara in qualunque corso base di laboratorio. No comment.

E quando credi di aver visto il peggio, ecco che arriva l'apoteosi: la spiegazione tecnica.

Che uno direbbe ingenuamente che per una invenzione del genere avranno preparato delle slide leccatissime. Saranno stati giorni e giorni a preoccuparsi del font, dello stile, e di ciò che c'è scritto, pensi. Anche se dopo questo video, qualche sospetto sul fatto che non sarà così un po' ce l'hai. E infatti la presentazione tecnica è una serie di scarabocchi storti fatti a mano, cancellature, correzioni col bianchetto, il tutto su un normalissimo fogliaccio di carta.

Una parte della descrizione tecnica, per la quale è stato utilizzato un innovativo programma grafico.
Maporcaputtanaporca! Ma quest'uomo è scemo o ci fa? Ma si può? E per fortuna che criticavano la Gianotti che per presentare la scoperta del bosone di Higgs ha usato il Comic Sans! Ma neanche ricopiarle su un foglio in bella? Pure le cancellature, le sbianchettature, addirittura! No, qui siamo oltre l'immaginabile. Come può pensare quest'uomo che uno si compri il suo trabiccolo così, a scatola chiusa, quando questo è il livello di professionalità del suo inventore e dell'azienda che c'è dietro?

Poi, sempre per voce di Rossi stesso, si apprende che quelle che mostrerà sono stime dell'energia prodotta. Stime?!?!?!?! Mi vuoi dire che tu mi stai mettendo in vendita quest'oggetto su cui lavori da anni, e in tutto questo tempo non hai fatto neanche un cazzo di MISURA dell'energia che è in grado di produrre, o della sua potenza? Tutta questa pagliacciata per presentarmi delle STIME? Su un oggetto che, scusate se mi ripeto, ma mi sembra un filo importante, se funziona lo fa grazie a un processo ignoto, da nessuno mai misurato in alcun modo.

Tra l'altro, giusto per scendere un attimo nel merito, le stime della potenza dell'ECat si basano sullo spettro della luce emessa dal reattore. Dalla lunghezza d'onda della luce, assumendo che il reattore sia assimilabile a corpo nero, si può stimare la temperatura, e dalla temperatura si può stimare l'energia emessa. Ma il punto è che innanzitutto lo spettrometro ha una sensibilità diversa da frequenza a frequenza, che necessita di opportune correzioni, che Rossi ha ignorato (e considerato il livello della strumentazione mostrata, dubito che Rossi abbia usato strumenti sofisticati e ben calibrati). E poi la potenza prodotta dipende dalla temperatura alla quarta potenza. Questo significa che un errore anche piccolo nella misura della temperatura si traduce in una grossa incertezza nell'energia stimata. Tutte cose che Rossi non ha minimamente menzionato. E poi lo spettro che Rssi ha mostrato è tutto meno che uno spettro di corpo nero! Quindi il calcolo effettuato è del tutto privo di senso.

Il modo corretto per misurare l'energia rilasciata sarebbe stato quello di effettuare un'accurata misura calorimetrica, cioè una misura del calore direttamente prodotto, e non una stima indiretta, come invece Rossi ha fatto. Insomma, bisogna prendere atto che, anche passando sopra la totale mancanza di professionalità, Rossi non ha fornito alcuna vera prova inoppugnabile del fatto che l'ECat sia quello che promette di essere. Che dopo anni di proclami e - a quanto dice - misure, se ne esca con una semplice stima della potenza erogata, peraltro affetta da grosse incertezze, e non invece con una solida misura, la dice lunga sul suo dilettatismo. Supponendo, in un gesto di estrema bontà, che si tratti di dilettantismo...

Infine, dopo 40 minuti di presentazione, partono le domande, con la telecamera sempre fissa sulla zona pelvica di Rossi the Pelvis.

Le domande sono del tipo: "ma si potrà usare per impianti agricoli? (ovviamente sì!), dove vedi l'ecat fra 10 anni? (non ho la crystal ball, risponde Rossi, nel cassonetto dell'indifferenziato, rispondo io).

Dalle risposte si apprende che "cerca partner". In pratica cerca qualcuno da gabbare per spillargli un po' di soldi. Qualcuno chiede se le agenzie di assicurazione alzeranno il prezzo dei contratti assicurativi per le aziende che utilizzeranno l'ECat, dato che è una tecnologia nuova. E Rossi risponde che "no, non vedo perché dovrebbero farlo". Eh certo, ti metti in azienda soltanto un reattore nucleare che afferma di essere caldo all'interno il doppio del sole, e che nessuno ha mai testato perché non si può aprire, perché mai quelli delle assicurazioni dovrebbero cautelarsi!

Poi uno chiede se si può utilizzare per le abitazioni, e la risposta è che non ha avuto l'autorizzazione. Ma va? Ma che strano! Ma come, vuoi che alla riunione del condominio non accettino all'unanimità che quello del secondo piano si metta in salotto un affare che dentro fa 10000 gradi?

Ma la cosa sorprendente in tutto questo delirio è che nessuno abbia fatto LA domanda, cioè abbia chiesto in che modo, da questa presentazione, si possa evincere che l'ECat SK funzioni. Perché Rossi in realtà non ha mostrato nulla. Avrebbe almeno potuto far bollire dell'acqua, far girare un motore, una ruota, sollevare dei pesi (che poi con 22 kW altro che bollire l'acqua, ci mandi avanti 20 ferri da stiro contemporaneamente!). Invece niente. Rossi non ha mostrato nessuna energia in uscita, ma solo una stima della potenza prodotta, su un fogliaccio pieno di cancellature. Nulla che sia in grado di convincere un eventuale acquirente che non sia scemo. Oltre a essere stato incredibilmente dilettantesco e pressappochista.

E per finire, sono andato a leggere i commenti dei suoi sostenitori in rete, espressi a botta calda. Bisogna dire che, in effetti, molti sono rimasti delusi, e uno ha perfino auspicato che lo arrestassero per truffa! Ma è stato bannato subito. Eh sì, perché il sostenitore di Rossi, come il sostenitore di tutti i ciarlatani, non vuole in realtà capire, ma solo credere.

E quindi, il giorno dopo questa esilarante presentazione dell'oggetto che prometteva di cambiare il mondo, si leggono cose del tipo:
 

Evabbuo', direbbe Schettino.


martedì 8 gennaio 2019

Come sarà il mondo fra 100 anni?

Nel 1899 alcuni provarono a immaginarlo. E sbagliarono alla grande


Nel 1899,  in preparazione per l'esposizione universale di Parigi del 1900, fu chiesto ad alcuni artisti e uomini di cultura, come diremmo oggi (quelli che vanno al Maurizio Costanzo Show a parlare di cose che non sanno, per intenderci) di rappresentare in disegni come sarebbe stato il mondo nell'anno 2000. Quelle illustrazioni, che all'epoca non furono pubblicate perché la società responsabile fallì prima di stamparle su grande scala, sono comunque ancora disponibili e possono essere visionate ad esempio in questo link.

Cosa avevano immaginato, gli artisti dell'epoca, per i tempi in cui viviamo oggi?  Le immagini del futuro anno 2000 sono tutte un tripudio di pulegge, manovelle, ingranaggi, ruote dentate, ali meccaniche, scafandri da palombari. In pratica sono una proliferazione di ciò che all'epoca rappresentava la tecnologia, ovvero la meccanica. 


La meccanica, secondo i futurologi dell'epoca, avrebbe caratterizzato il mondo del futuro. Il postino ci avrebbe portato la posta senza suonare di sotto, ma accostando al balcone con un trabiccolo volante, i dirigibili bipower, come le Gilette, sarebbero stati il mezzo principe di trasporto, e il barbiere avrebbe fatto il taglio grazie a una serie di bracci meccanici.

Insomma, gli artisti del tempo non avevano affatto tenuto conto di quello che sarebbe stato il vero motore del cambiamento del mondo: l'elettricità. O meglio, l'elettromagnetismo, per usare un termine più corretto. L'elettromagnetismo che all'epoca era tutto sommato agli albori. Serviva per illuminare le  strade, ma ancora non si era compreso che sarebbe servito a qualcosa di veramente rivoluzionario: propagare informazioni. E quando l'elettromagnetismo propaga informazioni, lo fa alla velocità della luce. Altro che treni, monopattini a motore o biplani a pedali!

E' questa la vera rivoluzione tecnologica dei nostri tempi, quella che letteralmente ha cambiato le nostre vite: la propagazione delle informazioni.

Eppure all'epoca le equazioni di Maxwell, che sono alla base dell'elettromagnetismo e della propagazione della luce, intesa nel suo senso più generico, da onde radio a raggi gamma, erano già ben note. Tuttavia nessuno aveva neanche lontanamente intuito il loro potenziale. Cosa ci insegna questo?

Ci insegna che è molto difficile intuire con anticipo quali saranno le applicazioni tecnologiche e pratiche delle scoperte scientifiche. Tutto sommato a Marconi gli davano del visionario, e Einstein mai si sarebbe immaginato che la teoria della relatività generale sarebbe stata essenziale per far funzionare un oggetto che ci dice quale svolta prendere alla rotonda.

Però, allo stesso tempo, questa previsione sbagliata di come sarebbe stato il futuro ci insegna che la ricerca scientifica è il motore dell'innovazione, un ingrediente indispensabile per cambiare in meglio il mondo. Sembrerebbe un'ovvietà, ma ancora oggi, ogni volta che ci si trova di fronte a una scoperta scientifica di cui non si intravedono immediate ricadute pratiche, ecco che saltano su i commentatori da divano a chiedersi a cosa mai potrà servire, e che è una spesa inutile di denaro pubblico, con tutte le cose più importanti da fare, sciorinando tutto il corredo di ordinanza di scemenze che si rispolverano in questi casi. Sempre ammesso che il cellulare gli prenda la rete!




martedì 18 dicembre 2018

Comunicare con gli alieni

Una doverosa premessa: alcune delle cose che leggerete qua sotto le ho imparate da un collega e amico, l'astrofisico Sandro Bardelli, che ringrazio per avermi portato a conoscenza di certi gossip.  I commenti e le considerazioni sono invece soltanto miei.

L'argomento è come comunicare con gli alieni. Supponiamo che da qualche parte nell'universo ci sia qualche civiltà aliena capace di intendere e di volere, e che conosca le basi dell'elettromagnetismo, tanto da saper costruire antenne ricetrasmittenti: potremmo comunicare con loro? E soprattutto, cosa gli diremmo?

Intanto c'è un problema di tempi. Della serie "cogli l'attimo". Per capirci, se una civiltà aliena tecnologica relativamente vicina a noi, diciamo 10 anni luce, avesse mandato un messaggio in giro per la galassia mettiamo 150 anni fa, noi non ce ne saremmo accorti, perché all'epoca le equazioni di Maxwell, ovvero le basi dell'elettromagnetismo, ancora non si trovavano nemmeno sui libri di scuola. Quel messaggio, inviato sotto forma di onda elettromagnetica, sarebbe passato sulla terra completamente ignorato dagli umani dell'epoca. E quindi magari potrebbe accadere anche a noi una cosa del genere: troviamo un pianeta promettente, con l'atmosfera giusta, le dimensioni giuste, la distanza giusta dal suo Sole, gli mandiamo un segnale del tipo "ciao, noi amici, noi volere sapere come voi fatti" (con gli alieni conviene parlare all'infinito, evitando futuri anteriori e trapassati prossimi per facilitare la comprensione), e loro invece magari sono ancora lì a smazzolarsi con le clave, o a posizionare pietroni di granito da 200 tonnellate uno sopra l'altro per sapere che giorno è.

L'alternativa più probabile, allo stato attuale delle cose, è invece che ci sia qualcuno capace di ricevere il messaggio, ma che non risponda, perché dopo 20 anni di Radio Maria hanno bannato tutte le frequenze provenienti dalla terra, come si fa con quelli che ti vogliono vendere i filtri dell'acqua per il rubinetto,  che dopo la prima volta che ti chiamano registri subito il numero nella blacklist del cellulare, e non rispondi più. 

Inoltre il punto è: quanto vive una civiltà tecnologica? Noi lo siamo più o meno da un centinaio di anni. Ma ci saremo fra, mettiamo, 500 anni? 1000 anni? O avremo esaurito tutte le risorse del pianeta? Io, onestamente, non me la sento di scommettere sul futuro dell'umanità in un tempo maggiore del secolo. Invidio gli ottimisti, in questo senso. Quindi può darsi che il messaggio, seppure in linea di principio comprensibile da una presunta civiltà aliena, arrivi (o magari CI arrivi) troppo tardi quando ormai quella civiltà si è estinta o comunque ha altri problemi più seri che captare frequenze in giro per l'universo.

E poi una conversazione con un extraterrestre fatta in questo modo non sarebbe proprio agevole. La nostra galassia, tanto per restare vicino casa, ha un diametro di 100000 anni luce. Vuol dire che se inviamo un segnale da un lato all'altro della galassia, questo ci mette 100000 anni ad arrivare. Ma senza andare così distante, supponiamo che ci sia qualcuno a 20 anni luce da noi. Inviamo il segnale: "pronto, mi senti? C'è qualcuno? Passo" (è importante dire "passo", altrimenti c'è il rischio che gli alieni stiano li ad aspettare che la frase sia conclusa, e non ti rispondono). Passano 20 anni, e gli alieni rispondono. Però la loro risposta arriva dopo altri 20 anni, cioè 40 dal nostro invio. A quel punto captiamo: "zxcrzz sxzzzcr scusi può ripetere? Il segnale è crzcrzurbato! Passo.". Insomma, non ne verrebbe fuori un dialogo molto articolato.

Altro aspetto interessante è che tipo di segnale inviare agli eventuali alieni, che in pratica significa anche chiedersi che caratteristiche potrebbe avere un eventuale segnale inviato da alieni. Innanzitutto, inviare segnali in tutte le direzioni implicherebbe disporre di una potenza stratosferica, e quindi bisognerebbe decidere a priori in che direzione inviare il segnale, scegliendo stelle promettenti, che quindi potrebbero avere pianeti promettenti per la vita intelligente.

E poi che frequenza usare per non confondersi con il fondo? L'universo è pieno di radiazioni elettromagnetiche di tutti i tipi. Non solo, l'interazione del segnale inviato con la materia che incontrerebbe lungo il percorso potrebbe modificarlo, assorbirlo, attenuarlo, diffonderlo etc, con il risultato di non farlo arrivare a destinazione.

Gli astronomi hanno individuato la frequenza ideale di 1,420 GHz, che è la frequenza dell'idrogeno neutro. Questa frequenza corrisponde a una lunghezza d'onda di circa 21 cm, e è quella che viene assorbita o emessa dall'idrogeno neutro quando l'elettrone dell'atomo di idrogeno inverte il suo spin. Questa transizione energetica si chiama in gergo "transizione iperfine", e la sua frequenza (o lunghezza d'onda) è calcolata con estrema precisione dall'elettrodinamica quantistica. Questo tipo di radiazione elettromagnetica è comunemente utilizzata per identificare la presenza di nubi di idrogeno nell'universo. Questo aumenta anche la probabilità che un segnale con questa frequenza venga captato per caso. Il progetto SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) utilizza questa tecnica.

Nel 1974 venne usato il radiotelescopio di Arecibo per inviare un messaggio in codice a ipotetici alieni. Il messaggio, di 1679 bit in totale,  fu trasmesso verso M13, un ammasso globulare distante circa 25000 anni luce dalla terra. La sequenza di 0 e 1 che costituiva il messaggio era una matrice 23 × 73, che conteneva dati sulla nostra posizione nel sistema solare, la figura stilizzata di un essere umano, la forma a elica del DNA, ed il contorno del radiotelescopio stesso. La matrice 23 × 73 fu scelta perché 23 e 73 sono numeri primi, e in base a algoritmi mentali che personalmente non comprendo, questo avrebbe dovuto destare l'attenzione degli alieni nei confronti di questa serie di bit in arrivo. Il tutto, bisogna dire, non aveva pretese troppo serie, ma era una specie di tentativo simbolico.

Che non avesse pretese serie, lo si capisce immediatamente se si osserva il messaggio inviato, quando questo viene rappresentato graficamente. La matrice è quella riportata in figura. Dove c'è lo 0 è nero, dove c'è 1 è acceso. I colori sono aggiunti soltanto per evidenziare le varie figure, e non sono ovviamente presenti nel messaggio inviato. A me ricorda un gioco che avevo da bambino, una lavagnetta piena di buchi e tanti tasselli colorati da infilarci dentro, in modo da fare i disegni. Quegli svolazzi in alto rappresentano chiaramente la molecola del DNA (cos'altro potrebbe essere!), mentre l'essere umano stilizzato è ben visibile in rosso. Quello sotto, che sembra uno space invader, dovrebbe schematizzare il radiotelescopio. Che dire... Stendiamo un velo pietoso. Speriamo che mai nessun alieno riceva un simile messaggio, perché ci faremmo veramente un figurone. Se ci va bene ci risponderanno mandandoci una schermata di Tetris. Per fortuna M13 è distante 25000 anni luce, per cui una eventuale risposta se la beccheranno i nostri posteri, ammesso che ci sia ancora qualcuno in giro da queste parti. 

Comunque, nei primi anni 70, la Nasa decise di inviare ai presunti alieni dei messaggi molto più concreti e comprensibili di eventuali segnali radio, montando delle placche metalliche sulle sonde Pioneer 10 e 11, destinate ad uscire dai confini del sistema solare.  Queste placche contenevano informazioni su noi umani, e sul nostro sistema solare, che avrebbero dovuto spiegare agli eventuali alieni che avessero intercettato queste sonde, di che pasta siamo fatti.


Placca posizionata sui Pioneer 10 e 11, e destinate a eventuali alieni intelligenti.
La placca fu preparata dall'astrofisico Carl Sagan, in collaborazione con il collega Franck Drake. Essa è stata disegnata per contenere informazioni su chi siamo, da dove veniamo, e dove siamo nella galassia, metti caso che qualcuno la trovi e ci voglia contattare, o magari farci un'improvisata e venirci a trovare per Natale. Nella placca si vede, in alto a sinistra, chiarissima a chiunque, una rappresentazione schematica della transizione iperfine per inversione di spin dell'Idrogeno. Cosa altro infatti potrebbero essere quelle due palle, se non lo schema della transizione iperfine dell'idrogeno per inversione di spin? 

Più sotto, quelle righe che partono da un punto centrale, rappresentano la distanza relativa, dal centro della galassia, di 14 pulsar, il cui periodo è indicato in numeri binari su ogni trattino. Metti che trovino la placca, e metti che alcune di queste pulsar siano visibili dal loro pianeta, con opportune triangolazioni dovrebbero essere in grado di risalire (grosso modo) alla nostra posizione nella Via Lattea. Su una delle pulsar, però, si sono sbagliati, approssimando in modo non corretto il periodo, tanto per mettere un po' di pepe al problema e renderlo un po' meno banale. Insomma, il problema della Susy della Settimana Enigmistica, in confronto, è una roba da scuola materna, ma qui ci si rivogeva ad alieni che avevano almeno 7 in matematica al liceo.

Sotto, in basso, c'è il nostro sistema solare. Non in scala, né per quello che riguarda le distanze né per le dimensioni del sole e dei pianeti. Diciamo un disegnino da scuola elementare. E poi c'è Plutone, che quella volta era un pianeta, e adesso non lo è più. Tutti i pianeti e il sole sono poi disegnati in 2-D, per cautelarsi sulla possibilità che i terrapiattisti abbiano ragione. Già che c'erano potevano includerci anche i simboli astrologici dei pianeti, metti che Astra si venda anche in giro per la galassia.

Poi c'è il disegno schematizzato del Pioneer, sul quale erano appiccicate le placche. Che almeno quello, gli alieni, se non sono proprio de coccio, dovrebbero capirlo.

E infine c'è il capolavoro: il disegno di noi umani. Il clou: l'uomo e la donna. Quello che dovrebbe servire a mostrare agli alieni come siamo fatti. Che è poi quello che vorremmo sapere anche noi, se trovassimo una placca analoga su una loro astronave. Che ci frega se anche loro sanno la struttura iperfine dell'idrogeno, o quanti pianeti ci sono nel loro sistema solare. Quello che vorremmo sapere è se sono fatti come noi, se hanno 4 o 5 braccia, 3 occhi, e se le loro sembianze somigliano anche solo vagamente a quanto descritto qui.

A questo punto, Sagan e compari hanno dato veramente il meglio.

Il maschio del disegno alza il braccio, della serie "io amico!". La posizione della mano serve a mostrare il pollice opponibile, di cui noi umani siamo orgogliosissimi. Magari invece gli alieni di pollici opponibili ne hanno 6 dozzine a mano, per un totale di 15 mani, e diranno "ma che sfigati questi qua!". La donna sta dietro al maschio, leggermente in secondo piano. Muta, giustamente, come si impone alle donne quando il maschio parla. Io avrei invece messo la donna davanti, e il maschio dietro che spinge il carrello del supermercato.

I due umani, i rappresentanti delle nostre sembianze, sono nudi. Giustamente, mica potevano metterli coi pantaloni scampanati tre taglie sotto, alti e strettissimi in vita, come andavano negli anni 70!

Però... Insomma... Col maschio, secondo me, sono stati un po' di manica corta. Non vorrei dire, ma secondo me potevano azzardare un po' di più. Mica tanto, ma sminuire i maschi della razza umana in questo modo! A che pro? Anzi, io, al posto di Sagan, mi sarei un po' divertito e avrei esagerato disegnando l'uomo con una sontuosa erezione, di quelle da far impallidire John Holmes. Di quelle che poi si sparge la voce in tutta la galassia e gli alieni assumono automaticamente un atteggiamento reverenziale verso noi terrestri. Altro che struttura iperfine dell'idrogeno: sono queste le cose che fanno colpo nell'universo!

E poi nel disegno manca qualcosa. Alla donna manca qualcosa!

Su questa punto sembra che Sagan volesse metterci tutto quanto, ma non abbia avuto tempo materiale di finire il disegno. Ha disegnato la struttura iperfine, la distanza delle pulsar, Il sole con Giove e Saturno con gli anelli, il Voyager che ci gira attorno, tutti i numeri in binario, etc etc, ma quando è stato il momento di disegnare la topa della donna, non ha avuto tempo.  Doveva partire il Pioneer, il tempo stringeva e dovevano attaccarci la placca, e alla Nasa lo chiamavano di continuo per chiedergli: "Allora Carl, hai finito 'sto disegno?" E lui rispondeva, "Eeeehhh... un attimo! Mi manca di disegnare la topa alla donna, e non trovo mai il tempo!". Che poi, insomma, manco avesse dovuto disegnarci la cacciata dal paradiso terrestre! Era solo questione di farci un trattino, una righetta verticale con la penna.

Seriamente parlando (anche se non sembra), pare in realtà che alla Nasa abbiamo discusso parecchio su come disegnare i genitali ai due prototipi di umani (fonte, fonte)  e alla fine abbiano deciso di disegnare solo quello dell'uomo. Senza strafare, peraltro. Sul disegno dei genitali della donna, invece, non se la sono sentita di fare il trattino, per non offendere il senso del pudore degli alieni, e hanno lasciato tutto liscio. La giustificazione è stata che nell'arte classica i genitali li disegnavano così (fonte, fonte). Suppongo che non fossero a conoscenza di questo.

Comunque... mettiamoci un attimo nella mente di questi alieni. Già ricevono un disegno con la pulsar sbagliata, e passi. Si ritrovano un sistema solare che non ci si capisce niente, e che sembra disegnato da un bambino, e passi. Poi però si ritrovano anche una donna nuda, ma disegnata senza genitali. Se ci sommi il fatto che da anni ricevono Radio Maria, e quindi già una mezza idea su noi terrestri se la sono fatta, che figura ci facciamo? Tanto valeva metterci la foto di Sallusti e la Santanchè, a quel punto.

Questa placca con uomini e donne nudi, anche se disegnati incompleti, ha suscitato realmente polemiche e indignazione negli Stati Uniti, tanto che alcuni giornali pubblicarono l'immagine censurata, senza i genitali, e perfino senza i capezzoli della donna (fonte). Ulteriori polemiche furono anche suscitate dal fatto che i due umani disegnati sono tendenzialmente di razza caucasica (bianchi). Pare che all'inizio l'uomo dovesse essere disegnato con una capigliatura afro alla Billy Preston, ma poi alla fine hanno optato per i capelli alla David di Michelangelo.

Sulle sonde Voyager, lanciate alcuni anni dopo, è stato anche messo un disco, con incisi alcuni suoni quotidiani e musiche rappresentative di noi umani. C'è un po' di tutto: il canto delle balene e degli uccelli, il fischiare del vento, e l'alfabeto coi rutti recitato da Franco, il mio compagno del liceo. Per le musiche, si va da Bach a Chuck Berry, fino alle canzoni peruviane, quelle che ti scassano la minchia con i pifferi in tutte le piazze. Manca però Sfera Ebbasta, ma solo perché quella volta non esisteva. A Carl Sagan, per evitare ulteriori polemiche, fu impedito di inserire ulteriori immagini di nudo (fonte). Peccato, perché nel frattempo aveva trovato il tempo per finire di disegnare la topa. I Voyager e i Pioneer arriveranno in prossimità di qualche stella fra decine di migliaia di anni. Possiamo stare tranquilli che non ci incolperanno per la figuraccia.

martedì 11 dicembre 2018

Tutto (o quasi) quello che serve per scoprire il Bosone di Higgs

Questo articolo vuole raccontare in modo sintetico come funziona un moderno esperimento di fisica delle particelle. Quali sono i suoi ingredienti, e quali sono i punti di cui bisogna tener conto per fare questo tipo di ricerca. Per fare questo ho scelto un esempi concreto: la scoperta del Bosone di Higgs al Cern di Ginevra, anche se lo stesso vale per qualunque altro tipo di ricerca in questo settore.

Una teoria o un modello che ne prevedano le caratteristiche: le caratteristiche del Bosone di Higgs sono ben previste dal cosiddetto Modello Standard delle particelle elementari. Una teoria che ha avuto riscontri molto precisi nei dati raccolti da vari esperimenti in questi ultimi decenni. La particella di Higgs e le sue caratteristiche sono ben previste dal Modello Standard, esclusa la sua massa, che non è definita a priori. Esistevano dei limiti, sia teorici che sperimentali, e si sapeva che essa doveva essere superiore a 115 GeV, e probabilmente non troppo elevata, diciamo inferiore a circa 300 GeV.  La massa del bosone di Higgs è estremamente piccola se confrontata con le normali masse di oggetti piccoli del macroscopico (un granello di sabbia è 10 alla venti volte più pesante del bosone di Higgs) ma è un valore elevato nell'ambito delle masse tipiche delle particelle elementari conosciute. Ovviamente non solo ciò che è previsto dalle teorie esistenti è ricercato a LHC. Un inquadramento teorico rende solo più semplice come e dove cercare.

Calcoli teorici che prevedano quanto frequentemente il Bosone di Higgs potrebbe essere prodotto con un acceleratore, quando si fanno urtare fra loro due protoni, come avviene ad LHC. E' necessario sapere, in pratica, quanti eventi in cui è prodotto un Bosone di Higgs ci si aspetta di avere nei vari mesi di presa dati, date le condizioni di funzionamento dell'acceleratore. I pratica si vuole sapere in anticipo se l'esperimento è fattibile, e che tipo di risultato ci si aspetta dal punto di vista statistico. Con il termine "evento" i fisici delle particelle chiamano la singola collisione, e quello che accade o viene prodotto in essa.

Un acceleratore di particelle adatto. Ebbene sì, senza un acceleratore di particelle di quelli giusti non se ne fa niente. Deve avere l'energia sufficiente per produrre il bosone di Higgs, ma anche la "luminosità" giusta. Vediamo cosa vuol dire. L'acceleratore principale del Cern, oggi, si chiama LHC, che sta per Large Hadron Collider. Accelera protoni contro altri protoni in direzione opposta, a energie di 7-8 TeV (milioni di milioni di elettronvolt) nella fase iniziale (quella in cui è stato scoperto il bosone di Higgs) e 13 TeV al momento. 13 TeV è un'energia piccola se rapportata al mondi macroscopico (grosso modo quella di una zanzara in volo), ma enorme se la immaginiamo assegnata a un singolo protone (una zanzara ha almeno 10 alla 21 protoni). I parametri fondamentali di un acceleratore sono 2: l'energia a cui avvengono le collisioni, e la luminosità, che sostanzialmente ci dice quanto "buoni" sono i fasci di particelle. Una luminosità alta si traduce, in generale, in un grande numero di collisioni prodotte, e quindi permette di poter disporre di un campione statistico sufficientemente elevato. In particolare, per eventi che la teoria ci prevede essere rari, avere alta luminosità è importante. L'energia serve invece a "creare" particelle pesanti grazie alla famosa relazione fra massa e energia. Queste particelle non esistono stabilmente, e hanno alta massa (come il Bosone di Higgs) ma possono essere prodotte, anche solo per un istante (in genere poi si trasformano immediatamente in altre particelle più leggere) a partire dall'energia disponibile negli urti. Per produrre il Bosone di Higgs e per studiarne le proprietà servono quindi sia energia elevata che alta luminosità. E' per questo che, prima di LHC, tutti i tentativi di scoprirlo sono stati infruttuosi: non esistevano acceleratori con queste caratteristiche.


Un apparato sperimentale. E' un insieme di strumenti che ha il compito di svelarci (rivelare, e non rilevare) quello che succede nei miliardi di urti fra particelle che verrano prodotti, e trasformarlo in qualcosa di comprensibile ai computer, e in ultima analisi agli esseri umani. Un rivelatore di particelle è un insieme di strumenti che circonda il punto in cui i protoni si scontrano, con una struttura tipo cipolla. Ognuno di questi strumenti è finalizzato a un compito ben preciso: vedere (rivelare) le tracce delle particelle, la loro energia, il loro impulso, la loro carica elettrica, e più in generale la loro natura, cioè dirci se sono elettroni oppure muoni, o che altro. Le uniche particelle note non direttamente osservabili sono i neutrini, che per loro natura interagiscono in modo estremamente raro con la materia, e quindi non esiste nessuna ragionevole speranza che lascino traccia del loro passaggio negli strumenti dell'apparato sperimentale. La loro presenza è vista in modo indiretto, tramite energia mancante nella collisione (nell'evento). Questo ovviamente presuppone che si misuri in modo il più preciso possibile l'energia effettivamente rilasciata dalle particelle "visibili", in modo da poter stimare quello che manca.

Un trigger. Trigger significa "grilletto". Più in generale è un meccanismo che attiva una serie di altre azioni. Nel nostro caso è un sistema, un misto di elettronica e software, che ha il compito di decidere se l'urto che è avvenuto un istante prima sia degno di essere acquisito e immagazzinato nell'archivio dei dati raccolti, o possa essere scartato senza rimpianti. Il trigger da quindi lo "start" all'acquisizione dei dati (il grilletto, appunto). Il problema cruciale del trigger nasce dal fatto che il numero di collisioni che si produce a LHC è di 40 milioni al secondo. Siccome ogni collisione implica circa 1 megabyte di dati, se tutti questi dati fossero acquisiti e salvati su memoria permanente, questo implicherebbe 40 terabyte di dati al secondo, cioè un rate che non sarebbe sostenibile. La complicazione che deve risolvere il trigger sta quindi nello scremare in tempo reale i dati, e scegliere di acquisire solo quelli interessanti per un'analisi successiva.  Il punto importante è che, a LHC, la quasi totalità degli urti che si producono sono poco interessanti per le ricerche che ci si prefigge di fare. Tanto per capirci, a fronte di 40 milioni di collisioni al secondo, grosso modo solo una ogni 10 miliardi include un bosone di Higgs al suo interno. Il trigger quindi deve decidere, in tempo reale, se le informazioni appena raccolte rappresentano eventi potenzialmente interessanti, scremando il numero di eventi raccolti in modo intelligente, e riducendolo dai 45 MHz iniziali a circa 1000 Hz, ovvero di un fattore 45000. I 1000 Hz finali di eventi raccolti rappresentano un numero gestibile sia dai computer che dalle memorie esterne (quando LHC cominciò a prendere dati, nel 2010, questo numero era 100 Hz). Questo processo di scrematura veloce va fatto andando a guardare le informazioni raccolte dall'elettronica, e poi operando una veloce analisi quasi online, che non pretende di essere precisa, ma sufficientemente accurata da scartare gli eventi inutili preservando con buona efficienza quelli "giusti", in modo da ritrovarsi con un campione finale sufficientemente piccolo da poter essere trattato dallo storage, ma allo stesso tempo sufficientemente grande da includere tutto ciò che può essere interessante per l'analisi dei dati.


Un database delle calibrazioni. Le condizioni di un apparato così complesso variano nel tempo. I canali di elettronica si rompono, ci sono malfunzionamenti temporanei di vario tipo, le tensioni variano, la miscela dei gas usati è influenzata dalla pressione atmosferica e da altre condizioni esterne, il guadagno dell'elettronica non è esattamente costante. Tutto questo deve essere monitorato e archiviato, in modo da poter poi interpretare correttamente i dati raccolti.

La ricostruzione degli eventi. Questo marasma di impulsi elettrici deve essere trasformato in qualcosa di comprensibile all'essere umano: il percorso delle particelle, il loro impulso, la carica elettrica, etc. Per fare questo esistono codici software che trasformano le informazioni grezze (raw) negli eventi ricostruiti, su cui è possibile far girare gli algoritmi di analisi dati. Nel processo di ricostruzione è essenziale attingere dal database delle calibrazioni per interpretare e eventualmente correggere correttamente i dati grezzi raccolti, e convertirli in quantità fisiche su cui fare affidamento (che siano cioè affette da incertezze il più possibile piccole, e comunque valutabili).

Un programma di analisi dati. I dati vanno analizzati calcolando efficienze, valutando il fondo, scartando ciò che non serve, e producendo istogrammi.

Una simulazione. Un ingrediente fondamentale. Esistono programmi che tramite tecniche di Montecarlo simulano i processi fisici noti, e anche la produzione di particelle ipotizzate, di cui possiamo conoscere il modo in cui verrebbero prodotte. La stessa cosa è stata fatta anche con il bosone di Higgs. Questi programmi simulano il passaggio delle particelle nel rivelatore, usando una descrizione il più possibile precisa di tutta la geometria dell'apparato sperimentale, e producono un output del tutto identico a quello dei dati veri. In questo modo è possibile utilizzare il programma di analisi dei dati sia sui dati veri che su quelli simulati, in modo da effettuare utili confronti, ottimizzare il programma di selezione dei dati su quelli simulati, e valutare eventuali punti critici dell'analisi.

Uno studio degli errori sistematici. La bestia nera di qualunque misura scientifica. L'errore sistematico è quel fattore di cui non hai tenuto conto, che potrebbe inficiare la misura, alterarla, e produrre un risultato sbagliato. Mentre gli errori statistici, cioè quelli dipendenti dalle fluttuazioni del campione di dati usato, sono calcolabili in modo relativamente semplice, quelli sistematici sono tutta un'altra cosa. Possono esserci effetti subdoli, calibrazioni sbagliate, fondi non tenuti in giusta considerazione, effetti nella selezione e nell'interpretazione dei dati, che possono alterare quello che si vuole effettivamente misurare. Lo studio degli errori sistematici occupa un ruolo centrale in misure tipo la scoperta e lo studio delle proprietà del bosone di Higgs, come in tutte le altre analisi sui dati di LHC.

Uno studio "blinded" (in cieco) prima di guardare effettivamente i dati. Feynman, che di fisica se ne intendeva, diceva che "la cosa più facile è cadere vittima dei propri pregiudizi scientifici, e lo scienziato è il primo a farsi fregare". In pratica vuol dire che, se non si prendono opportune precauzioni, è possibile selezionare e interpretare i dati raccolti dando un peso diverso a quelli che supportano la nostra ipotesi, rispetto a quelli che la negano, pur restando in perfetta buona fede. Detto in parole povere, è facile inventarsi, pur senza volerlo, osservazioni di cose che in realtà non esistono, tramite opportune manipolazioni dei dati. Per cautelarsi da questo rischio concreto, la selezione degli eventi e la tecnica di analisi, per una ricerca come quella del bosone di Higgs, va decisa e "congelata" prima di guardare i dati, utilizzando la simulazione e i dati che non contengono il segnale della presenza del bosone di Higgs. Altrimenti c'è il rischio di effettuare selezioni ad hoc che rischierebbero di aumentare in modo artificioso il segnale rispetto al fondo, facendoci credere di osservare quello che invece non c'è. Per questo i dati della scoperta del bosone di Higgs sono stati "svelati" (unblinded) soltanto poco prima dell'annuncio della scoperta, e tutti i possibili effetti sistematici sono stati valutati "in cieco". E' come quando si vuole studiare l'effetto di un farmaco: se non si effettua uno studio in cieco, lo sperimentatore rischierebbe di effettuare azioni e procedure, basate sui suoi personali pregiudizi, che potrebbero seriamente influenzare i risultati della ricerca (ad esempio valutare in modo diverso un miglioramento dello stato di salute del paziente, da un peggioramento)

Un esperimento di controllo. Al Cern due esperimenti indipendenti hanno osservato il bosone di Higgs nei rispettivi dati raccolti (del tutto indipendenti fra loro) e con le stesse proprietà. Un solo esperimento che dovesse osservare qualcosa di nuovo e inconsueto, in generale non è sufficiente per trasformare questa osservazione in una scoperta da far studiare nei libri di scuola. Ci vuole sempre qualcun altro che controlli e replichi la misura. La scienza è piena di grandi scoperte che sono state smentite da esperimenti successivi. Uno fra tutti: la fusione fredda.

Una grande quantità di ricercatori, soprattutto giovani. Per far funzionare esperimenti così complessi ci vogliono migliaia di persone. Chi costruisce l'apparato sperimentale e controlla che funzioni a dovere, chi si occupa della presa dati, del processamento dei dati, e dell'analisi, e parallelamente chi costruisce l'acceleratore, lo mette a punto, ne controlla il funzionamento, e è capace di risolvere gli innumerevoli problemi tecnici quotidiani. Nell'immaginario collettivo lo scienziato è un tipo alla Einstein, anzianotto, strambo, solitario, un po' fuori dal mondo. Uno di quelli che si chiude nello scantinato, mescola qualche provetta, e scopre "la formula". La realtà è molto diversa: i ricercatori che fanno funzionare questi esperimenti sono giovani, e devono essere in grado di lavorare in equipes con altri ricercatori che provengono da tutte le parti del mondo. I giovani sono il motore della ricerca, e senza di essi tutto questo non sarebbe possibile. Ma d'altra parte i giovani sono i motori del mondo, e non solo della ricerca. Sono il motore di tutto ciò che è nuovo, innovativo, e dirompente. Picasso iniziò il periodo rosa e blu a 20 anni, e Michelangelo scolpì la Pietà a 22 anni, mentre Fermi formulò la statistica delle particelle di spin semi-intero, lavoro che lo rese celebre, a 24 anni. Gli altri, gli anziani, quelli di una certa età, sostanzialmente passano il tempo a mandare mail, e poi si prendono il merito. Sto esagerando, ma non troppo.

E infine, quando tutto è pronto, ci vuole un Powerpoint in Comic Sans...