giovedì 26 luglio 2018

Eclissi di luna: perché la luna si vede rossa?

Domani ci sarà un'eclissi di luna. Succede quando la terra si frappone fra sole e luna, impedendo quindi alla luce proveniente dal sole di illuminare la luna, che altrimenti ci apparirebbe come luna piena, come mostrato nello schemino della figura, che ovviamente non è in scala reale. 




I media l'hanno definita la "luna di sangue", tanto per fare colpo, ma il motivo è che la luna durante l'eclissi appare effettivamente rossa.

Domanda: perché rossa e non semplicemente scura? O magari del tutto nera, visto che la terra è certamente uno scudo impenetrabile per i raggi del sole.

Il merito del colore rosso, che rende sicuramente affascinante un'eclissi di luna, è dell'atmosfera terrestre, e di un fenomeno ottico che si chiama Diffusione Rayleigh, oppure, in inglese, Rayleigh Scattering.

La luce del sole è in realtà una sovrapposizione di onde elettromagnetiche di frequenze diverse, dal rosso al giallo, al verde via via fino al blu e violetto. Quando la luce entra nell'atmosfera terrestre, interagisce con le sue particelle in modo diverso a seconda della sua frequenza, e viene diffusa (deviata) verso direzioni diverse da quella iniziale. In particolare, la luce blu, che ha frequenza maggiore, viene deflessa maggiormente da quella rossa, che ha frequenza minore.

Allora durante un'eclissi succede che quando la luce incontra la terra, essa viene completamente assorbita, e non c'è verso che passi. Ma quando invece passa sui bordi esterni del cerchio terrestre, attraversando l'atmosfera, la luce viene diffusa in modo diverso a seconda delle sue diverse frequenze, ovvero del suo colore, e le frequenze blu vengono deviate molto poi di quelle rosse. 

Il risultato è che ila componente blu verrà deviata a grande angolo, e in direzione della luna arriverà solo la parte rossa della luce, che verrà poi anche un po' rifratta dall'atmosfera stessa in modo da illuminare tutto il disco lunare. Ed ecco che la luna ci appare rossa.

Questo stesso fenomeno è responsabile del fatto che il cielo, di giorno, è blu! La componente azzurra della luce che viene dal sole viene infatti diffusa molto di più di quella rossa, e viene quindi sparpagliata da tutte le parti, facendo apparire il cielo blu. In teoria dovrebbe essere violetto, e non blu, perché il violetto è diffuso ancor più del blu. Però il nostro occhio ha recettori che vedono meglio il blu del violetto, e quindi il violetto perde rispetto al blu. 

Ed è anche lo stesso motivo per cui al tramonto il sole è arancione. Il motivo è che al tramonto la luce del sole, essendo radente, attraversa più atmosfera per arrivare ai nostri occhi di quanto non faccia in pieno giorno. E quindi il maggiore spessore dell'atmosfera diffonde maggiormente la componente blu di quanto non accada in pieno giorno, facendo apparire il sole più rosso. E' una questione di sottrazione, insomma. Tolgo il blu, resta il rosso. Sempre il solito Scattering Rayleigh, sempre la fisica, da tutte le parti!

Ah, dimenticavo! Tutto questo vale per le persone normali. Per i terrapiattisti, invece, sulla luna si vedrà soltanto una riga nera.

mercoledì 25 luglio 2018

Un Sindonologo in gioielleria.

Di recente è uscito un nuovo studio scientifico sulla Sindone di Torino, il lenzuolo che la tradizione vuole essere il drappo funebre che ha avvolto il corpo di Cristo. Lo studio, A BPA Approach to the Shroud of Turin, pubblicato sul Journal of Forensic Sciences da due italiani, Mattero Borrini, della School of Natural Sciences and Psychology, Liverpool, e John Moores University di Liverpool, e Luigi Garlaschelli docente universitario di chimica (oggi in pensione) e membro del Cicap (Comitato Italiano per il Controllo delle Affermazioni sulle Pseudoscienze).

Lo studio, riassunto qui, è stato effettuato tramite tecniche forensi che studiano la direzione delle tracce di sangue (le stesse moderne tecniche utilizzate oggi comunemente dalla polizia scientifica). Esso evidenzia che almeno metà delle tracce di sangue presenti sulla Sindone sono false, cioè posticce e malamente aggiunte a mano, perché aventi caratteristiche incompatibili con le macchie ematiche che ci si aspetterebbe dal sangue perso da un uomo crocifisso.

A parte l'articolo in sè, la cosa che mi ha incuriosito è la reazione di tanti, sia fra i Sindonologi che fra i credenti (intesi come credenti che la Sindone sia autentica, categoria ampiamente sovrapposta alla precedente), reazione che si può sintetizzare in: e l'altra metà? Come a dire: "okay, dici che una metà è falsa, però allora l'altra metà è vera!". Che, sul momento, ingenuamente, uno potrebbe dire: "in effetti...".

Ad esempio, leggo tra i commenti in calce a  questo articolo (vedi a proposito anche la nota a piè pagina):

E l'altra metà? Mi sembra la domanda più interessante. perché se metà delle macchie è autentica, non cambia di una virgola il cosiddetto mistero della Sidone (sic). Non è che metà macchie implica che rimanga solo metà mistero. 

E poi c'è il nulla cosmico di questo articolo su L'Avvenire, dove l'autore, Gianni Gennari, tra l'altro scrive: 

"falsa metà delle macchie di sangue" – e l'altra metà? Si sorvola...

A parte che lo studio non dice che l'altra metà sia vera, dato che conclude che "almeno" metà delle macchie è falsa, la cosa che mi ha colpito in queste affermazioni è il modo di ragionare di chi scrive "e l'altra metà?", lasciando sottintendere che comunque il mistero della Sindone resta inalterato. Un modo di ragionare che sembra apparentemente sensato, ma che invece va contro tutto quello che è il nostro normale, quotidiano modo di accostarci ai problemi. 

Infatti a questo punto io mi immagino Gianni Gennari che ha un suo gioielliere di fiducia. Non so se compri gioielli, ma supponiamo che ogni tanto lo faccia, magari per fare un regalo. E quindi va apposta in una gioielleria, anzi proprio da quel gioielliere lì, perché di lui si fida, dato che, giustamente, il gioiello lo vuole autentico, e con tutti i ciarlatani che ci sono in giro, vuole un gioielliere che mostri tutte le certificazioni giuste e in regola. E infatti ogni gioiello in vendita da quel gioielliere ha la sua bella certificazione di autenticità.

Poi un giorno succede una cosa inaspettata: due studiosi di gemme scoprono che almeno metà dei gioielli messi in vendita da quel gioielliere sono falsi! Nonostante le certificazioni che ne comprovavano l'autenticità, sono fondi di bottiglia! E quindi le certificazioni stesse, fornite dal gioiellere, erano false!

Ora, io immagino che Gennari, (e chi, come lui, dice: "e l'altra metà?") proprio basandomi su quello che egli stesso scrive, da questo gioielliere continuerà ad acquistare tranquillamente, perché comunque l'altra metà dei gioielli non era implicata nello studio.

Suppongo che la scoperta che almeno metà dei gioielli spacciati per veri erano in realtà falsi non intacchi minimamente la sua cieca fiducia su quel gioielliere! Suppongo che non abbia nessun problema ad acquistare un anello con diamante da 5000 euro, perché solo metà dei gioielli era falsa, e se il diamante è nell'altra metà... Il meraviglioso mondo dei Sindonologi in gioielleria!

E poi mi immaginio il Sindonologo che compra tranquillo su ebay anche se legge su metà dei commenti dei clienti che il venditore si tiene i soldi e non consegna la merce. Per non parlare poi quando agli autogrill quelli del gioco delle tre carte vedono arrivare un Sindonologo! Basta far vedere che metà delle volte non ti fregano e è fatta!




Nota: Baima Bollone, nell'articolo, afferma di uno degli autori dello studio: "Garlaschelli è conosciuto da tempo come una persona contraria all’autenticità della Sindone". Invece lui, che afferma in questa intervista che è assolutamente possibile che i neutroni emessi durante la resurrezione abbiano alterato il contenuto di C14 sul telo, si considera neutrale! Perché si sa che la resurrezione emette neutroni, no?


PS: l'alternativa è il Sindonologo dall'assicuratore, come nella vignetta: "Ha mai avuto incidenti? Mai, a parte tre dei nostri cinque figli!"

venerdì 20 luglio 2018

Psicologia degli scienziati fai-da-te.

Sono sempre esistiti, non c'è niente di nuovo. Sono quelli che hanno la passione per la scienza, tipicamente per la fisica di frontiera, pur non avendo fatto studi specifici e pur facendo tutt'altro nella vita, e che tuttavia si autoconvincono che la loro passione sia sufficiente per riuscire a dare contributi fondamentali al progresso scientifico. E quindi, forti di questa convinzione, si inventano teorie più o meno strampalate, e le propongono al mondo. Una volta avevano vita dura ad emergere e sbandierare le loro "scoperte", ma oggi, col web, i social network, e le mailing list dei ricercatori carpite dalla rete, è tutta un'altra storia.

Da questo tipo di pseudoscienziati escludo quelli in malafede, che sono probabilmente la maggior parte. Questi sono ben consapevoli della loro incompetenza, e cercano semplicemente di guadagnarci soldi, e quindi venderti qualcosa, qualche tipo di cura miracolosa, un corso di guarigione quantica, o una sbrodolata di ovvietà spacciate per consigli a cui nessuno aveva mai pensato prima. Oppure ti chiedono soldi per continuare i loro inesistenti studi, tipo per comprare un microscopio elettronico che costa mezzo miliardo di euro, e che comunque non saprebbero nemmeno usare, perché il microscopio elettronico non lo vendono con le istruzioni come i comodini dell'Ikea, e se non sei un esperto del campo, al massimo lo usi come appendiabiti. Di questi non voglio parlare.

Gli scienziati fai-da-te che intendo io, si dividono in due tipologie.

Gli incazzati. Sono quelli che sono convinti di aver fatto la scoperta epocale che butta nel cesso tutti i libri di fisica finora scritti, ma si sentono osteggiati o ignorati dalla scienza ufficiale. Si sentono vittime della potentissima lobby dei fisici teorici, che vuole a ogni costo tacitare le loro rivoluzionarie scoperte, e si considerano quindi la voce libertaria che l'establishment scientifico vorrebbe sopprimere.

Esempi di questo tipo ce ne sono a tonnellate. Tipo un paio di scocomerati che, con frequenza più o meno mensile, mandano e-mail chilometrici a una lista infinita di fisici, che va dal direttore del Cern giù giù fino a includere anche me, in cui, oltre a elencare le loro scoperte, schiumano rabbia e minacciano di interpellare il Tribunale dell'Aja, l'Onu e Amnesty International, denunciando la scienza in toto, colpevole di ignorare deliberatamente le loro scoperte, con lo scopo di voler insabbiare quello che, secondo loro, darebbe una svolta all'umanità.

Tanto per dare l'idea di cosa stiamo parlando, uno di questi sostiene che il Bosone di Higgs scoperto al Cern non sarebbe altro che un atomo di Xenon,  che casualmente ha una massa simile all'Higgs, e che sarebbe quindi stato scoperto dagli esperimenti mentre stava tranquillamente vagando dentro Lhc per i cavoli suoi. Il tipo si è fatto tutti i calcoli sulla densità dello Xenon in atmosfera, e insomma, secondo lui è chiaro che l'Higgs è in realtà un atomo di Xenon. Visto che i fisici a cui si è rivolto non hanno ritrattato la scoperta, ma presumibilmente lo hanno perfino ignorato, il tipo in questione ha scritto al comitato del Nobel chiedendo che vengano tolti un tot di premi Nobel assegnati su questo argomento e su altri correlati, perché, secondo lui, frutto di ricerche fraudolente.

Questa categoria è la manifestazione patologica di una categoria ben più vasta, che include tutti quelli che, senza alcuna competenza, sviluppano teorie sull'universo, sulle particelle elementari e sui temi fondamentali della fisica, e li propongono in rete, sui social, sui loro siti web. All'interno di questa grande cerchia, c'è la seconda categoria:

I falsi timidi. I falsi timidi si propongono all'inizio dicendo: "io avrei pensato che... ma non potrebbe forse essere che... io non ho competenze ma supponiamo che...".  Timidamente, insomma. Ma poi, quando gli spieghi che non può proprio essere come dicono loro, a quel punto si trasformano, da Dottor Jekyll a Mister Hyde. A quel punto non se ne fanno una ragione che, secondo gli esperti, la loro Teoria del Tutto, che mette in relazione le onde gravitazionali con il big bang e l'impazzimento della maionese, non sia valida.

Per inciso, queste teorie fai-da-te sono sempre molto ambiziose. Non è che si limitano a cercare di spiegare qualcosa di molto specifico e limitato, tipo perché quando hai fretta ti ritrovi sempre uno davanti a te che si avvicina lentissimo al semaforo facendo scattare il rosso, ma poi lui passa lo stesso. No, in genere puntano al top, tipo unificare le interazioni fondamentali, o spiegare l'origine della materia oscura, il problema dell'antimateria, quello che c'era prima del big bang, e amenità simili.

E a quel punto è inutile che gli dici che la sua teoria fa acqua da tutte le parti, perché loro ti rispondono: "ma che ne sai che non può essere così?" Del tipo: "se non si sa cosa sia la materia oscura, perché non può essere fatta di antimateria? O di guanciale per l'amatriciana? Chi può dire che non è così?" Su Facebook ci sono alcuni gruppi di interesse scientifico dove ogni tanto questi tipi fanno incursione generando flames mostruosi, nei quali in breve tempo si arriva a fare affermazioni inequivocabili sulla moralità delle rispettive madri, e che inevitabilmente costringono i moderatori a bloccare i commenti.


E poi il chiodo fisso dello scienziato fai-da-te è Einstein. Lo scopo della vita di tutti quelli che appartengono a questa categoria sembra essere quello di dimostrare che la teoria della relatività è sbagliata. E quindi passano il tempo a scervellarsi proponendoti orde di gemelli che partono e vanno in tutte le direzioni, e si mandano segnali di luce, sincronizzano orologi, precipitano dentro buchi neri, tutto con lo scopo di dimostrare che la relatività è sbagliata e loro, post-tetelgrafonici in pensione, finalmente lo hanno scoperto.

Perché hanno letto "teoria della relatività", e pensano che la teoria della relatività sia solo una teoria. Una cosa che potrebbe essere vera ma forse anche no - chi può dirlo! - dato che è una teoria. Non sanno, invece, che la teoria della relatività, in particolare la teoria della relatività ristretta, che è quella contro cui più di tutto si accaniscono (forse perché la teoria della relatività generale è molto più difficile?), si chiama teoria perché i fisici hanno un vocabolario che è al massimo di un centinaio di parole. In realtà è una "teoria" che, negli ultimi 100 e passa anni, è stata rivoltata come un calzino da una miriade di esperimenti che mai hanno mostrato disaccordo con le previsioni.

Ma soprattutto non sanno che la teoria della relatività ristretta è parte integrante di una quantità di fenomeni che essi osservano quotidianamente, e con i quali convivono ignari, tipo tutti i fenomeni elettrici. Non sanno che se la relatività fosse sbagliata, quei fenomeni che vedono tutti i giorni non potrebbero avvenire. La teoria della relatività ristretta, ad esempio, è un tutt'uno con l'elettromagnetismo, e se la dinamo della loro macchina funziona e gli ricarica la batteria, è perché è vera la teoria della relatività.

martedì 19 giugno 2018

Basta che vibri 2: la vendetta

 
Alcuni giorni fa Il Fatto Quotidiano ha pubblicato un articolo sulla Xylella, il parassita che sta distruggendo gli ulivi del Salento. Il titolo è inequivocabile: "la bufala della Xylella - non è il batterio a uccidere gli ulivi". L'articolo, credo leggibile solo in versione cartacea, lo vedete in figura qua sotto. Non volevo parlarne, perché altri lo hanno fatto molto meglio di me, ma non ce l'ho fatta, perché di fronte a certe cose non si può tacere. In passato avevo scritto un articolo che si intitolava "Basta che vibri". Questo ne è la degna continuazione.

L'articolo del Fatto Quotidiano riporta il parere del Prof. Pietro Perrino, ex direttore dell'Istituto di genetica vegetale del Cnr di Bari, il quale sostiene che la causa della morte degli ulivi non è il famoso batterio, come in passato sostenuto da numerosi altri esperti agronomi, ma l'inquinamento e le criticità ambientali, che nel Salento sarebbero più forti che altrove. Il tutto, se non riuscite a leggere l'articolo dalla foto che ho allegato, è riassunto bene qui.


Ma poi, alla fine dell'articolo, il professor Perrino ci regala una perla di sapienza. Eccola qui:

La fisica quantistica insegna che l'inquinamento causa malattie, perché interferisce negativamente con le frequenze vibrazionali, come l'olivo e l'intero ecosistema. La suscettibilità delle malattie è conseguenza di frequenze vibrazionali distruttive, prodotte dall'inquinamento. Esistono già dei prodotti, come Bio Aksxter e Gold Manna, che hanno l'effetto di disinquinare e influenzare positivamente le frequenze delle piante trattate e dell'ecosistema.
Ora, io non so nulla di agronomia, né di Xylella. Non so come la si combatta, a malapena so annaffiare un geranio, e quindi su questo proprio non potrei esprimermi. Ma sono un fisico. Di mestiere faccio il fisico, e so che cosa dice e di cosa si occupa la meccanica quantistica. Il mio lavoro quotidiano è fare esperimenti su fenomeni quantistici. E quindi, su questa ultima frase del Prof. Perrino, posso affermare con assoluta certezza che si tratta di una colossale puttanata. Una di quelle cose che non stanno né in cielo né in terra. Un'accozzaglia di frasi prive di senso, di affermazioni non definite, per le quali la meccanica quantistica non c'entra nulla.

Ad esempio "la fisica quantistica insegna che l'inquinamento causa malattie", è un po' come dire che i legami covalenti delle molecole dell'acqua sono responsabili del fatto che se ci leghiamo una pietra al collo e ci tuffiamo in mare, anneghiamo. Certo, la meccanica quantistica è lo strumento per descrivere il mondo microscopico, e siccome tutto è fatto di atomi, potremmo pensare che allora tutto è spiegato dalla meccanica quantistica. Ma è come dire che se ci facciamo male quando diamo una capocciata contro la trave della mansarda, o se ci cade un ferro da stiro sul piede, è colpa della meccanica quantistica.

E poi quel "interferisce negativamente con le frequenze vibrazionali". Cosa (stavo per scrivere "che cazzo") vuol dire "interferisce negativamente con le frequenze vibrazionali"? Spiegamelo, se sei capace. Sono qui che aspetto! E' la caratteristica di tutte le pseudoscienze, questa: usare termini non definiti per poter affermare qualunque cosa senza tema di essere smentiti. Come si fa a smentire un'affermazione che non significa nulla? 

Che poi 'ste frequenze vibrazionali piacciono veramente tanto ai quantum-fuffari. Non sanno cosa siano, nessuno infatti ha mai definito cosa sia una frequenza vibrazionale (esisterà anche una frequenza statica?), ma a loro piace un casino cacciarle dappertutto. Basta che qualcosa vibri, e 'sta gente non capisce più niente. Che si trovassero un lavoro nel campo dei martelli pneumatici, che lì di vibrazioni ne farebbero un'abbuffata! Ma forse, chissà, quelle non interferiscono positivamente.

E poi la perla finale: i prodotti consigliati per disinquinare, sempre in base ai precetti della meccanica quantistica! Alla fine, gira e rigira, dietro tutte queste supercazzole, c'è sempre la solita cosa: money! Per ogni scemenza proposta come panacea di tutti i mali, ci sarà sempre qualcuno che la metterà in vendita.

Comunque, dicevo, io non sono un agronomo, e quindi non saprei contestare il Prof. Perrino quando parla di agronomia. Ma se lo stesso Prof. Perrino mi scrive questo trafiletto finale in cui vaneggia di frequenze vibrazionali positive e negative, io automaticamente so con certezza che del Prof. Perrino non posso fidarmi nemmeno quando parla di agronomia. 

E' come se andassi dal medico, e a un certo punto questo mi dicesse che le onde gravitazionali causano l'ulcera, o che i terremoti fanno venire l'alluce valgo. Mi rivesto e me ne vado, perché di un medico così non so che farmene.

Comunque bisogna dire che i quantum-cazzari si stanno evolvendo, e per certi versi stanno migliorando. Di questo bisogna dargliene atto. 

Infatti, fino a un po' di tempo fa, le frequenze vibrazionali erano sempre tutte positive. L'universo per loro era tutto un volemose bene di vibrazioni positive, tutti collegati in armonia da queste onde di bontà. Tanto è vero che, per giustificare l'inesistente efficacia dell'omeopatia, una volta appurato che dentro i prodotti omeopatici non c'è nulla se non acqua, tiravano in ballo la memoria dell'acqua stessa, che in base a non ben definite frequenze positive si ricordava del prodotto curativo che aveva diluito. Le frequenze che trasportano il bene, appunto.

E, colpevolmente quanto inspiegabilmente, si dimenticavano di spiegarci come mai le molecole d'acqua si ricorderebbero perfettamente delle meravigliose proprietà curative dell'estratto di Antimonium Crudum o dell'Anacardium Orientale, con le quali erano entrate per qualche minuto in contatto, e non dei miliardi di colibatteri fecali con i quali vanno abitualmente a braccetto negli scarichi di mezzo mondo, oppure dei pesticidi e degli inquinanti che riempono la nostra aria, e quindi il vapore acqueo.

E invece ecco un'improvvisa inversione di tendenza: in questo articolo il Prof. Perrino ci mostra che un cambiamento è in atto anche fra i quantum-pallonari. Perrino parla finalmente, forse per la prima volta, di frequenze vibrazionali negative! Esistono anche quelle, quindi, e non solo quelle pace-e-bene che ci avevano raccontato fino a ieri. E, visti tutti i capolavori di bontà di cui siamo capaci noi umani, mi sa che queste frequenze negative devono essere un bel po'! Fuffari, coraggio: c'è tutto un nuovo mercato da sfruttare davanti a voi, quello delle frequenze negative. Intanto preparatevi però anche per le frequenze neutre, perché in questo mondo in continua evoluzione bisogna sempre essere un passo avanti!

giovedì 7 giugno 2018

Lanciarsi contro un muro e scoprire che quel muro è trasparente

Nessuno sano di mente si lancerebbe di corsa, a testa bassa, contro un muro di cemento, anche se su Youtube di sicuro si trova qualcuno che lo ha fatto, e poi, orgoglioso, lo ha condiviso.

E se lanciassimo una boccia da biliardo contro un'altra boccia, avendo cura di prendere la mira con precisione, non c'è dubbio che le due bocce urterebbero fra loro. La famosa "impenetrabilità dei corpi" ci garantisce che, con la mira giusta, le due bocce sbatterebbero una contro l'altra. L'idea che le due bocce si attraversino l'una con l'altra come se fossero trasparenti, non è nemmeno pensabile.




Invece nel mondo submicroscopico succede normalmente. E' normale che le particelle, anche prendendo accuratamente la mira, si ignorino e si attraversino reciprocamente. Per capire come questa cosa sia possibile, chiediamoci: perché due bocce da biliardo, se prendiamo la mira giusta, "sbattono"? Cosa vuol dire che "sbattono"?

Il responsabile è la forza elettromagnetica che agisce fra gli atomi delle due bocce. Gli elettroni degli atomi che compongono la parte esterna delle due bocce, durante l'urto si avvicinano, e avendo tutti la carica elettrica dello stesso segno, si respingono. E quindi noi vediamo le due bocce "urtarsi", e cambiare direzione. La cosiddetta "impenetrabilità dei corpi" non è altro che la manifestazione della forza elettrica fra gli elettroni degli atomi che li compongono, che non tollera che gli atomi si "compenetrino" più di tanto, per lo meno se gli urti avvengono alle energie conferite alle bocce da due giocatori di biliardo.

Ma cosa succede se invece di due bocce da biliardo, composte da un numero altissimo di particelle, prendiamo due singole particelle? Ad esempio due elettroni? Cosa fanno due elettroni, oppure due protoni, se ne lanciamo uno contro l'altro, avendo cura di prendere bene la mira?

Questo è ciò che si fa negli acceleratori di particelle, in cui si fanno urtare singole particelle contro altre singole particelle. E quello che si osserva è che le particelle si possono attraversare fra loro anche se "prendiamo bene la mira".

La frase "prendere bene la mira" è scritta in virgolettato perché per due oggetti quantistici come due elettroni non possiamo sapere se stiamo prendendo bene la mira, perché un elettrone non ha mai una posizione ben definita. Quindi non ha realmente senso dire che stiamo prendendo bene la mira. Quello che possiamo fare (e che viene fatto negli acceleratori) è prendere due "mucchietti", o "pacchetti" contenenti un numero molto grande di elettroni (tipo un centinaio di miliardi), e renderli filiformi, molto stretti nelle dimensioni trasversali, tipo qualche decina di micron, e lunghi qualche centimetro nella direzione lungo cui si muovono. E poi accelerare questi pacchetti di elettroni gli uni contro gli altri, e farli scontrare. In questo modo si massimizza la probabilità che due elettroni, uno di un pacchetto e uno di un altro, si trovino esattamente in rotta di collisione.  Poi capiremo meglio cosa significa questo. Lo dico per i talebani della fisica, che già si stanno stracciando le vesti, indignati per l'imprecisione del linguaggio!

Ma tutto questo non basta. Pur "prendendo la mira" con la massima accuratezza, l'interazione fra due particelle, ovvero la possibilità che passando vicinissime l'una all'altra "facciano qualcosa", dipende dal tipo di interazione con cui possono "fare qualcosa". E non solo, ma la probabilità che succeda qualcosa cambia a seconda dell'energia a cui facciamo scontrare le particelle. Niente a che vedere con le due bocce di biliardo, che se le lanciamo piano o forte, queste si scontrano comunque, e è impossibile che si auto attraversino senza accorgersi l'una dell'altra.

Nel mondo submicroscopico, invece, esistono processi, come l'interazione nucleare (detta interazione forte), in cui  il fatto che succeda qualcosa è molto probabile. Si chiama "forte" apposta. Se ad esempio lanciamo protoni contro protoni in un acceleratore, la probabilità di interazione è molto elevata. E più aumentiamo l'energia dei due protoni, più questa probabilità aumenta.  All'acceleratore Lhc del Cern, che fa scontrare protoni contro protoni all'energia nel centro di massa di 13 TeV, ogni volta che un mucchietto di protoni attraversa un altro mucchietto di protoni, avviene una collisione. Anzi, tipicamente qualche decina di protoni di uno dei due mucchietti decide che è il caso di interagire con un equivalente numero di protoni dell'altro mucchietto, ad ogni incrocio dei fasci di particelle.

In realtà quello che succede è che le sottostrutture dei due protoni, cioè i quark e i gluoni che stanno al loro interno, interagiscono tra loro tramite la forza forte. Il risultato è che, ogni volta che i due mucchietti di protoni si incrociano, viene prodotta un'iradiddio di particelle, visibili come tracce come nel caso della figura qua sotto, dove si vede che in qualche centimetro di lunghezza (le dimensioni della figura) spuntano fuori tracce che hanno origine da una ventina di coppie diverse di protoni che hanno interagito reciprocamente. Ogni colore è un urto diverso fra coppie di protoni.



Con gli elettroni invece, che non sentono la forza nucleare, le interazioni avvengono essenzialmente tramite la forza elettrica, che è molto meno pimpante della forza nucleare. Il risultato è che, pur avendo cura di collimare per bene i fasci di elettroni in un acceleratore, quando questi si incontrano la probabilità che gli elettroni si "scontrino" è molto ma molto inferiore rispetto a quello che avviene fra i loro cugini protoni. E con gli elettroni, contrariamente ai protoni, non serve nemmeno aumentare l'energia di collisione. Anzi, con gli elettroni in generale più alta è l'energia di collisione, minore è la probabilità  che avvenga qualcosa. All'acceleratore Lep del Cern, che faceva scontrare elettroni contro positroni (le antiparticelle degli elettroni), tipicamente avveniva in media una interazione ogni secondo, nonostante i mucchietti di elettroni e positroni si incrociassero ogni 20 microsecondi circa. Nella maggior parte degli incroci non succedeva niente: elettroni e positroni si ignoravano tranquillamente e passavano oltre.

E poi ci sono particelle chiamate neutrini. I neutrini non hanno la capacità di sentire la forza nucleare, e non avendo carica elettrica non sentono nemmeno la forza elettromagnetica. L'unica loro possibilità di interagire col resto del mondo, a parte la forza di gravità, che è enormemente meno intensa delle altre interazioni fondamentali e in questo caso può essere tranquillamente ignorata, è la cosiddetta "interazione debole", che già dal nome si capisce che è loffia.

Il risultato è che i neutrini, quando incontrano un blocco di materiale fatto di atomi, cioè protoni, neutroni e elettroni, non sanno che cavolo fare, perché non hanno la capacità di sentire le cariche elettriche e nucleari di tutto il ben di dio che si para loro davanti. E quindi non possono far altro che tirare dritti, passando attraverso come se il blocco di materiale fosse perfettamente trasparente. Questo è il motivo per cui in questo momento noi siamo attraversati continuamente da neutrini che provengono dal sole, dal cosmo e dalla radioattività naturale, ma nonostante questo non succede assolutamente nulla. Ogni centimetro quadrato del nostro corpo, ogni secondo è attraversato da 60 miliardi di neutrini provenienti dal sole. Poi ci sono quelli che provengono dal cosmo o dalla radioattività ambientale. Una smitragliata continua che ci lascia però completamente indifferenti. La materia è completamente trasparente per i neutrini.

Non completamente in realtà. I neutrini, avendo una carica debole, interagiscono solo tramite questa. E l'interazione debole è debole, ma non è zero. E quindi ogni tanto anche il neutrino vede la carica debole che sta dentro un elettrone, un protone o un neutrone (dentro i quark che li compongono, per la precisione), e decide di combinare qualcosa. Ma essendo l'interazione debole, questo qualcosa avviene molto ma molto raramente.

Tanto per dare l'idea, mediamente su 60 miliardi di neutrini che ogni secondo attraversano ogni singolo centimetro quadrato del nostro corpo, solo uno ogni 100 anni interagisce realmente, ovvero "sbatte" contro qualcosa al nostro interno. Per tutti gli altri siamo perfettamente trasparenti. 

Il risultato è quindi che una spessa lastra di ferro rappresenta un ostacolo per protoni e elettroni, ma non per i neutrini, per i quali la terra stessa rappresenta un ostacolo che è ben poca cosa. Per vedere i neutrini interagire con la materia, i neutrini devono essere tanti, e il bersaglio deve essere grande. Con tanti neutrini e un bersglio bello grosso, si può massimizzare, per quanto possibile, la probabilità che qualcuno faccia qualcosa di diverso dal passare attraverso. E alla fine i numeri saranno in ogni caso piccoli.

Questa diversa propensione ad interagire con la materia viene quantificata con una grandezza nota come "sezione d'urto". La sezione d'urto è un'area (si misura in sottomultipli del cm2) e rappresenta sostanzialmente la superficie dell'ostacolo che la particella proiettile vede di fronte a se, quando viene sparata su un'altra particella. Per una boccia di biliardo, costituita da un grandissimo numero di atomi, la sezione d'urto è la superficie trasversale dell'altra boccia, che è grosso modo di una una ventina di cm^2.

Per le particelle elementari, invece, è molto diverso. Tanto per fissare dei numeri, un protone alle energie di Lhc vede il protone che gli viene incontro come se questo avesse una superficie di un centinaio di miliardesimi di miliardesimi di miliardesimi di centimetro quadrato, che corrisponde alle dimensioni di un nucleo atomico di medio numero atomico. Più aumentiamo l'energia del protone incidente, più questo vede grande il protone bersaglio, ovvero aumenta la sezione d'urto di interazione. Il motivo non è che il protone bersaglio diventa realmente più grande, ma che il protone proiettile, al crescere della sua energia, vede con sempre maggiore dettaglio le sottostrutture del protone bersaglio, che gli appare quindi via via più complesso, offrendogli maggiori possibilità e modi di interagire.

Al contrario, un elettrone alle energia del Lep (al picco della Z, per i più esperti) ha una sezione d'urto che è circa 2 milioni di volte più piccola. E' chiaro che per un proiettile elettrone, di fronte a un bersaglio così piccolo, dove l'essere piccolo non è legato alle reali dimensioni, ma è dovuto alla difficoltà con cui esso ci interagisce, mancarlo è molto probabile, e anche collimando bene i fasci di particelle è molto probabile che nello scontro la maggior parte delle volte non succeda nulla.

Contrariamente a ciò che succede per i protoni, aumentando l'energia degli elettroni la sezione d'urto decresce (salvo alcune situazioni particolari). Ovvero l'elettrone bersaglio appare all'elettrone proiettile sempre più piccolo, tanto maggiore è la sua energia. Questo avviene perché l'elettrone non sembra avere sottostrutture interne. E quindi, aumentando l'energia dell'elettrone proiettile, ovvero aumentando il suo potere risolutivo nel vedere il bersaglio, questo gli appare semplicemente sempre più piccolo. Non sappiamo quindi quali siano le reali dimensioni dell'elettrone (contrariamente al protone), ma possiamo semplicemente dire che è più piccolo di un tot, dove quel tot è il massimo potere risolutivo ottenibile per il proiettile con cui lo andiamo a studiare.

Nel caso dei neutrini, invece, al neutrino che impatta su un blocco di ferro, il materiale appare costituito da bersagli (i nuclei atomici) che hanno superfici non del nucleo atomico, come succede per i protoni, ma circa 20 ordini di grandezza più piccole, ovvero un miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di cm quadrato (spero di averli messi tutti!). 10 alla meno 45 cm quadrati. Ovvero una sezione d'urto piccolissima. E con bersagli così piccoli, prima di beccarne uno, ce ne vuole! Ecco perché una trave di ferro è completamente trasparente per i neutrini, ma molto meno per gli atomi della nostra fronte, quando ci diamo una capocciata: è una questione di sezione d'urto delle interazioni deboli nel primo caso, e delle interazioni elettromagnetiche nel secondo.

Ma la natura ha escogitato anche un altro modo per farci passare attraverso i muri. Si chiama "effetto tunnel". L'effetto tunnel è un fenomeno quantistico, legato al comportamento ondulatorio della materia a livello microscopico. In sostanza l'effetto tunnel permette a una particella di attraversare una barriera energetica anche se la particella non possiede l'energia sufficiente per attraversarla. E' come dire di poter saltare un muro alto tre metri, anche se al massimo si è capace di saltare un metro. Questo fenomeno diventa possibile soltanto a livello microscopico. Quindi mettetevi il cuore in pace: se avete organizzato un picnic e vi siete dimenticati l'apriscatole, e decidete di aspettare che il tonno esca fuori dal barattolo per effetto tunnel, è consigliabile cercarsi piuttosto una pizzeria nella zona, perché l'attesa potrebbe farsi decisamente lunga.  Però, se siamo qui a cazzeggiare, è perché l'effetto tunnel avviene invece continuamente all'interno del sole, fra i nuclei atomici che lo compongono.

E' infatti grazie all'effetto tunnel che i nuclei atomici al centro del sole riescono ad avvicinarsi e compenetrarsi così tanto da dare luogo ai processi di fusione nucleare, e produrre quindi l'energia che permette al sole stesso e anche a noi umani di esistere. Infatti, all'interno del sole, sebbene la temperatura sia di svariati milioni di gradi, essa da sola non sarebbe sufficiente a far avvicinare abbastanza i nuclei atomici tanto da vincere la loro repulsione reciproca, dovuta al fatto che essi hanno cariche elettriche uguali. Però, quando si avvicinano, entra in gioco anche l'effetto tunnel, che rende possibile ai nuclei di scavalcare la barriera energetica dovuta alla loro repulsione elettrica, e quindi permette loro di avvicinarsi in modo sufficientemente frequente, tanto da garantire l'esistenza di questo blog, e del suo autore. E dei suoi lettori.



giovedì 31 maggio 2018

Quando ti assegnano i superpoteri avanzati

Anche nel mondo dei Supereroi si fanno discriminazioni


Esistono gli esseri umani normali, come la maggior parte di noi, e poi esistono i Supereroi. I Supereroi sono quella categoria ristretta di esseri speciali, che per la maggior parte del tempo appaiono come tutti quanti, con i soliti pregi e difetti, ma poi, all'occasione, sfoderano i loro superpoteri, di cui sono stati misteriosamente dotati da forze sconosciute.

Ed ecco che c'è chi è capace di leggere nella mente, passare attraverso i muri, compiere balzi prodigiosi, sprigionare raggi laser potentissimi dai polpastrelli, o trasformarsi in esseri muscolosissimi come Hulk, che a causa di questo superpotere ha dilapidato un patrimonio in camicie.



Non sappiamo come avvenga la distribuzione dei superpoteri agli umani, da parte dell'Ente Supremo che li gestisce. Non sappiamo come questo misterioso Comitato decida di affidare al signor Brambilla la capacità di superare la velocità della luce, e alla signora Luisa, invece, quello dell'invisibilità.

Sappiamo però che a volte la cupola dei Supereroi si trova a spazzolare il fondo della pentola dei superpoteri rimasti ancora disponibili, e quindi può capitare che una mattina ti svegli e ti ritrovi con un superpotere che, diciamo, è di dubbia utilità pratica, e che difficilmente ti tornerà utile per salvare il mondo.

E' il caso di una signora italiana (le cui generalità sono state occultate dal Gruppo di Coordinamento Mondiale dei Supereroi) che, alcuni anni fa, aveva avuto in dono il superpotere di mummificare le uova.

Ebbene sì, c'è chi riesce a passare attraverso i muri, chi diventa invisibile, chi fonde l'acciaio con la mente, e chi invece ha il superpotere di mummificare le uova con la sola imposizione delle mani.

Questa signora, resasi improvvisamente conto di avere acquisito questo superpotere, presa da un reale sconcerto aveva contattato il Cicap, il Comitato Italiano per il Controllo delle Affermazioni sulle Pseudoscienze, con l'intento di capire cosa le stava succedendo (Why me?!)

La signora ha raccontato agli esperti del Cicap di essersi resa conto di poter mummificare le uova con la sola imposizione delle mani. Le bastava rompere un uovo su un piattino, imporre le mani, lasciare l'uovo a riposare per qualche giorno, e incredibilmente, alla fine, invece di marcire e produrre l'insopportabile puzza di uovo marcio, l'uovo vetrificava e si seccava senza puzzare, come la mummia di Similaun.

L'uovo misteriosamente mummificato dall'imposizione delle mani
A parte che ci sarebbe da discutere su cosa scatta nella mente di un essere umano quando decide di rompere un uovo e, invece che friggerlo mettendoci sopra due fette di pancetta, imporci le mani e lasciarlo su una mensola per vedere se marcisce, ma non stiamo a farci domande a cui non è possibile dare risposta.

Fatto sta che, prima di capire in che modo il mondo avrebbe potuto essere salvato da questo inaspettato dono che le era stato assegnato, la signora voleva capire cosa le fosse realmente successo, e per questo si è rivolta al Cicap.

Gli esperti del Cicap, tutta gente pallosissima che non ride mai e non crede mai a niente, invece di stupirsi di questo incredibile superpotere, hanno chiesto alla signora di poter fare una prova semplicissima: accanto alle uova sulle quali la signora aveva imposto le mani, hanno chiesto di poter mettere altre uova rotte da un socio Cicap, che non aveva ricevuto nessun dono speciale se non quello di essere uno scettico rompicoglioni. 

Le uova sono restate buone buone per alcuni giorni, sia quelle a cui erano state imposte le mani, sia quelle del Cicap, identiche in tutto e per tutto escluso il fatto di non aver ricevuto la speciale infusione. E dopo alcuni giorni - magia! - tutte le uova si erano mummificate allo stesso modo, sia quelle "benedette", che quelle del Cicap.

Il motivo, spiegato dalla chimica e dalla fisica, è che in un ambiente secco quale era quello dove la signora aveva riposto le uova, l'acqua in esse contenuta evapora velocemente, prima ancora che i batteri riescano a far partire il processo che creerebbe muffa. Il risultato è che le uova si vetrificano direttamente, senza passare per lo stadio di uova marce e puzzolenti. Un semplice effetto dei fenomeni naturali, che ha illuso un Supereroe mancato.

Cosa ci insegna tutto questo? Ci insegna l'importanza del campione di controllo. Un ingrediente fondamentale della metodologia scientifica, sia che si ricerchi il bosone di Higgs che la mummificazione delle uova. Ovvero, andare a verificare se il fenomeno cercato si verifica anche in situazioni in cui non dovrebbe verificarsi, ovvero quando la causa che lo avrebbe dovuto verificare, non era presente (in questo caso l'imposizione delle mani). Il cosiddetto "fondo", per usare il gergo scientifico. E per colpa del Cicap e di un briciolo di razionalità, il mondo è stato privato di un potenziale Supereroe. Che comunque, diciamocelo, non avrebbe ricevuto chiamate urgenti molto spesso. Magari, al limite, dal ristorante di Cracco.

L'intera vicenda è raccontata dal Cicap in questo articolo o in questo breve filmato.



mercoledì 23 maggio 2018

Un termine usato a casaccio: il big bang

L'idea del big bang, l'esplosione che avrebbe dato origine all'universo, stuzzica i pensieri di tutti, anche di chi di astrofisica sa poco o nulla, e invita a elaborare congetture che spaziano dalla scienza alla filosofia, e a volte fino alla spazzatura. Questa storia che prima era tutto buio e non c'era nulla, e poi all'improvviso buum!!! un botto pazzesco, una luce accecante, e mille pezzi scagliati in giro, e poi, tempo 14 miliardi di anni, anno più anno meno, eccoci qua, scatena indubbiamente l'immaginazione, con ragionamenti fra i più svariati. E magari sorge spontaneo chiedersi cosa ci fosse prima, oppure dubitare che tutto questo sia realmente accaduto. In fin dei conti come facciamo a essere certi di qualcosa che - dicono - è accaduto quasi 14 miliardi di anni fa? Per non parlare della stampa, che mediamente un paio di volte l'anno, ogni volta che avviene qualche scoperta importante in astrofisica, scrive che la teoria del big bang è messa in crisi (e anche Einstein, già che ci siamo).

Peccato che tutto parta da un grossissimo equivoco: il big bang, inteso come l'inizio di tutto (qualunque cosa possa significare il termine "tutto") per la scienza, è un concetto sconosciuto. Nonostante anche gli scienziati usino spesso parlare della "esplosione iniziale", in realtà il significato che gli attribuiscono è ben diverso da quello che normalmente crede il grande pubblico.

Quindi adesso faremo un po' di chiarezza su che cos'è, e soprattutto cosa non è il big bang.

Tutta la storia nasce da un'osservazione fatta già alla fine degli anni venti del secolo scorso: le galassie si allontanano le une dalle altre, e più sono distanti, maggiore è la loro reciproca velocità di allontanamento.  E' la legge di Hubble, cioè la velocità di allontanamento tra due galassie distanti d, vale v=Hd, dove H è una costante che vale circa 70Km/sMps (chilometri al secondo per megaparsec). Ovvero due galassie distanti 3.26 milioni di anni luce (cioè 1 megaparsec), si allontanano con una velocità di 70 Km/s. Se sono due megaparsec, 140 Km/s, e così via.

Questa legge è quella che si otterrebbe per la velocità di allontanamento di punti disegnati sulla superficie di una membrana, o sulla superficie di un pallone, qualora la stirassimo in tutte le direzioni, ad esempio gonfiando il pallone. La distanza fra due punti qualunque aumenterebbe nel tempo, man mano che stiriamo la membrana del pallone, in modo proporzionale alla loro distanza. Ogni punto vedrebbe tutti gli altri punti allontanarsi da lui in questo modo. Esattamente quello che succede con le galassie: lo spazio fra di esse aumenta costantemente, e il risultato è la legge di Hubble. Conclusione, le galassie si allontanano, e il modo in cui si allontanano è interpretabile come un'espansione dello spazio fra le galassie, spazio che dilatandosi trascina con se le galassie, come la superficie del palloncino trascina con se i punti che ci abbiamo disegnato sopra. Ogni punto si considera al centro di tutto, e vede gli altri punti allontanarsi da lui, ma chiaramente non c'è un centro da cui è iniziata l'espansione, perché ogni punto vede lo stesso fenomeno.

Ma se le galassie si allontanano, allora è lecito pensare che, nel passato, esse erano più vicine fra loro. E possiamo immaginare di mandare il film dell'espansione dell'universo alla rovescio e chiederci quali dovevano essere le condizioni di un universo del genere man mano che procediamo col rewind. E per rispondere a questa domanda, applichiamo le leggi della fisica che conosciamo a un universo che, più procediamo indietro nel tempo, più doveva essere denso.

E se andiamo molto indietro con il filmato, arriviamo ad un certo punto in cui le galassie erano tutte sovrapposte fra loro, in una condizione di densità e temperatura ben diversa da quella attuale. In altri termini, in un universo del genere, non potevano esistere stelle e galassie, e la materia doveva essere disgregata nei suoi componenti fondamentali. Gli atomi, ma ancor più indietro nel tempo, i componenti più piccoli della materia.

Un universo del genere doveva essere molto più denso di quello attuale, e anche molto più caldo. Esattamente come un gas, che se lo comprimiamo aumenta di temperatura (la pompa della bicicletta si scalda quando la comprimiamo). La parola magica che descrive la caratteristica dell'universo primordiale è proprio questa: caldo!

Se immaginiamo quindi l'universo, quando era in queste condizioni, come un gas di particelle, dire che c'erano temperature elevate significa che le particelle al suo interno avevano grandi energie cinetiche. E' una cosa, questa, che sappiamo da tempo: in un gas la temperatura è proporzionale all'energia cinetica media delle particelle che lo compongono. E se le particelle che compongono il gas hanno energie cinetiche elevate, vuol dire che queste si muovono molto velocemente, e essendo la densità molto alta, vuol dire che esse sbattono fra loro continuamente, in urti ad alta energia. Come avviene negli acceleratori di particelle, dove si riproducono, sebbene solo in un punto, le condizioni dell'universo primordiale, facendo urtare fra loro protoni o elettroni. Insomma, l'universo primordiale doveva essere una brodaglia di particelle (compresi i fotoni, cioè la luce) che sbattevano continuamente fra loro ad alta temperatura, trasferendosi continuamente energia le une con le altre, e livellando continuamente le eventuali differenze locali di temperatura che potevano venirsi a creare. Praticamente una mega pogata sotto il palco di un concerto metal, dove se vuoi muoverti più veloce della media o se vuoi ballare un lento, non puoi, perché vieni continuamente urtato da qualche rompicoglioni, che ti obbliga a muoverti mediamente come tutti gli altri. Un posto ben poco invitante, e certamente poco vario rispetto all'universo attuale.

Adesso arriviamo al punto cruciale: l'immagine che ci siamo creati di questo ipotetico universo primordiale, che è basata sul mandare all'indietro il film delle galassie che si allontanano, è vera? Possiamo crederci? E come facciamo a controllare se è vera? Non sembrerebbe un problema semplice, visto che significa verificare qualcosa che è accaduto più di 13 miliardi di anni fa.

Beh, per verificare questa ipotesi possiamo chiederci se, in base alla fisica che conosciamo, quell'universo così caldo, denso e uniforme, così diverso da quello attuale, abbia lasciato tracce di quelle condizioni così particolari che siano visibili anche nell'universo di oggi. Qualche traccia, magari diluita dal tempo, che rappresenti la firma di quelle condizioni così estreme. E' successo questo?

La risposta è sì. Le nostre conoscenze di fisica ci prevedono che, partendo da un universo del genere, l'universo attuale debba essere permeato da un mare di fotoni con caratteristiche ben specifiche in termini di energia (ovvero frequenza), densità e uniformità spaziale e angolare. Questo mare di fotoni, la cui esistenza è stata prevista teoricamente in base alle nostre conoscenze di fisica, applicata al film fatto girare all'indietro, è stato realmente osservato già nel 1964, e in questo mezzo secolo è stato studiato con estrema accuratezza. Si chiama radiazione cosmica di fondo, e rappresenta letteralmente la fotografia dell'universo di più di 13 miliardi di anni fa. Essa ci mostra un universo estremamente uniforme, uguale ovunque, con soltanto piccolissime differenze locali di temperatura (ovvero densità). Eccola, questa fotografia. Forse non vi dice niente, ma è di gran lunga la fotografia più incredibile mai scattata.



Non solo. Lo stesso modello di universo primordiale che ha previsto l'esistenza di questo mare di fotoni, ci prevede anche che, in una fase ancora precedente (quindi con il film mandato indietro ancora un po'), debbano essersi formati i nuclei di idrogeno e elio, nati assemblando assieme i protoni e i neutroni che riempivano l'universo di allora, e che riuscivano ad agganciarsi fra loro mentre vagavano in quella brodaglia caldissima. Ma non basta. Questo modello, costruito con le leggi fisiche che conosciamo, ci prevede anche con precisione quanto elio ci deve essere rispetto all'idrogeno, supponendo vere quelle condizioni primordiali. Ce ne da una previsione ben precisa: il 25%. Questo numero è il risultato che viene fuori applicando le leggi della fisica che conosciamo a un universo caldissimo in espansione, mentre protoni e neutroni, sbattendo fra loro, cercavano di agganciarsi assieme formando Deuterio e Elio, il tutto mentre i neutroni diminuivano in numero perché decadevano trasformandosi in protoni, elettroni e neutrini. In questa previsione c'è tutta la fisica che conosciamo: fisica nucleare, interazioni deboli, elettromagnetismo, teoria cinetica dei gas, tutto!

E succede che se andiamo a misurare la frazione di Elio4 rispetto all'Idrogeno presente oggi nell'universo, troviamo che - accidenti! - questa vale proprio il 25%! Un numero molto maggiore di quello che verrebbe fuori se l'Elio presente nell'universo fosse quello prodotto dalla combustione dell'idrogeno nell'interno delle stelle. Un numero che non sarebbe spiegabile altrimenti. Se l'universo in passato non fosse stato caldo e denso e in espansione, con condizioni enormemente diverse da quelle attuali, non potrebbero esistere né la radiazione cosmica di fondo, né ci sarebbe stato verso di produrre una frazione di Elio rispetto all'Idrogeno pari a quella osservata.

Questo modello in cui l'universo si espande (che è un fatto osservato), si espandeva anche in passato, e era quindi estremamente caldo e denso, si chiama teoria del big bang.

E allora uno si chiede: ma in tutto questo dove sta il big bang? Dov'è la grande esplosione iniziale? Risposta: non c'è! La teoria del big bang non parla del big bang!

Che delusione, vero? Non ne parla per il semplice fatto che se continuiamo a mandare indietro il nostro film, ad un certo punto le condizioni della materia, la sua densità e temperatura, diventano così alte e estreme che le nostre conoscenze di fisica perdono di significato. Le stesse definizioni di spazio e tempo vacillano, e non si applicano a un universo con quelle caratteristiche.

A quel punto semplicemente non sappiamo cosa sia successo. E quindi non possiamo parlare di inizio. La teoria del big bang non dice NULLA di come sia nato l'universo. L'universo potrebbe essere perfino esistito da sempre, e per qualche motivo l'espansione potrebbe essere iniziata per effetti quantistici o chissà per che altro motivo. Potrebbe essersi compresso e espanso in una miriade di cicli. Semplicemente non lo sappiamo.

E allora perché spesso si parla di istante zero? Cosa vuol dire? Perché i fisici dicono spesso: "un secondo dopo il big bang, un miliardesimo di secondo dopo l'istante zero, etc?"

I fisici in realtà non intendono realmente l'istante zero, di cui, ripeto, non sappiamo dire nulla, nemmeno se è mai esistito. I fisici, quando dicono "1 secondo dopo il big bang", intendono sostanzialmente il tempo trascorso da quelle condizioni così estreme per le quali le nostre conoscenze di fisica diventano inutili. Con tutte le possibili incertezze del caso, perché mandando indietro il nostro filmato, a un certo punto, anche senza arrivare a quel momento topico (si chiama tempo di Planck, per inciso) potrebbero essere accadute cose strane, che al momento possiamo solo ipotizzare.

Puntata in preparazione: idee sbagliate sul big bang e l'espansione dell'universo: restate sintonizzati! Oppure, che fa più figo, "stay tuned!".