Il satellite ROSAT  (ROengten SATellite), osservatorio in X, lanciato nel 1990 dalla NASA e gestito per anni dal German Aerospace Center (DLR) ritornerà a Terra entro i prossimi 10-15 giorni. L’attuale stima migliore del luogo del rientro è compresa tra il 22 e il 24 ottobre in una regione ancora non determinata.

Sebbene ROSAT sia più piccolo e meno massiccio del famoso satellite della NASA UARS che qualche settimana fa, il 24 settembre, è rientrato in atmosfera causando un po’ di ansia anche per gli italiani del nord Italia, più di un pezzo del satellite ROSAT potrà raggiungere la superficie del nostro pianeta. Questo perchè l’osservatorio spaziale è formato da materiale ignifugo. Secondo uno studio del DLR, più di 30 singoli frammenti potrebbero rimanere intatti nonostante le altissime temperature quando l’osservatorio X penetrerà nell’atmosfera. Il frammento più grande dovrebbe essere lo specchio del telescopio, che ha una massa di ben 1,7 tonnellate.

Il satellite ROSAT ripreso il 13 ottobre. Cinque secondi di esposizione, con Canon EOS 450D, ISO 400. Cortesia SpaceWeather.com . La foto è stata realizzata da Marco Langbroek, Paesi Bassi.

Lo scorso 13 ottobre, Marco Langbroek ha fotografato ROSAT mentre transitava sopra il cielo di Leiden, nei Paesi Bassi. Questa immagine è stata pubblicata su SpaceWeather.com. Il satellite era molto luminoso, di magnitudine +1, ed è passato mentre stavano spuntando le prime stelle.

Non è possibile fare previsioni per il rientro se non due o tre ore prima del suo rientro, proprio come è successo qualche settimana fa con UARS.

ROSAT è un osservatorio orbitante che è stato lanciato il primo giugno 1990 da Cape Canaveral per studiare i raggi X. La sua massa è di 2,4 tonnellate. Dal 12 febbraio 1999 non è più operativo.

“A causa dell’impatto con l’atmosfera terrestre, il satellite dovrebbe esplodere rompendosi in circa 30 pezzi, per un totale di 1,6 tonnellate. Ma per ora sono solo ipotesi, i calcoli più precisi si potranno avere solo più avanti” ha affermato Paolo D’Angelo, esperto storico dello Spazio e Segretario Nazionale dell’Italian Space Society. “Quando è precipitato il satellite UARS della NASA il 24 settembre scorso, i rischi erano maggiori perchè si trattava di un satellite più grande. Per ROSAT aspettiamo prima di allarmarci” ha concluso D’Angelo.

L’Agenzia Spaziale Tedesca ha fatto sapere che solo una settimana prima dell’impatto si potranno avere maggiori informazioni sui tempi del rientro, all’interno di una finestra di tre giorni.

ROSAT diventerà sempre più luminoso nei prossimi giorni, man mano che abbasserà la sua orbita. Il passaggio del satellite sopra le nostre teste è minuziosamente riassunto su Satellite Flybys: http://spaceweather.com/flybys/?PHPSESSID=p0gqtnt1pv4rfrhnkq8lemcll3

Fonte SpaceWeather.com: http://spaceweather.com/

Sito web del Max Planck-Institut fur Extraterrestrische Physik dedicato a Rosat: http://www.mpe.mpg.de/xray/wave/rosat/mission/rosat/index.php da cui è stata tratta l’immagine di apertura.

Sabrina

Le immagini di questo articolo sono state tratte da: http://carlbrannen.wordpress.com/ e modificate solo nel colore.

Ricercatori del CERN di Ginevra, dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano (INFN)- Laboratorio del Gran Sasso, guidato dall’italiano Antonio Ereditato, hanno osservato che i neutrini possono viaggiare ben oltre la velocità della luce.

Le particelle hanno attraversato i 730 chilometri che separano il CERN dal Laboratorio italiano del Gran Sasso ad una velocità superiore a c, considerata un limite insuperabile.

La velocità dei neutrini è stata misurata da OPERA, che fa parte dell’Esperimento CNGS (Cern NEutrinoS to Gran Sasso) dove un fascio di neutrini viene lanciato dal CERN verso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, dell’INFN. Il risultato è che i neutrini viaggiano ad una velocità di circa 60 nanosecondi superiore a quella della luce (1 nanosecondo è pari ad un miliardesimo di secondo, 10^-9 s).

Sono stati necessari tre anni di ricerca per verificare le misure di altissima precisione. I dati provengono da misure effettuate da OPERA nel 2009, 2010 e 2011 e che hanno portato a una conclusione davvero interessante che, se verrà confermata, potrebbe rivoluzionare le fondamenta della fisica. «Abbiamo passato sei mesi solo a rifare i calcoli», ha raccontato Dario Autiero, responsabile dell’analisi delle misurazioni. Per verificare i dati sono stati presi in considerazione la deriva dei continenti e gli effetti del terremoto dell’Aquila del 2009. «Ora siamo abbastanza sicuri dei nostri risultati», conclude Ereditato, «ma vogliamo che altri colleghi possano verificarli e confermarli».

Il 2 ottobre 2007 venne fotografato il primo evento prodotto da uno dei neutrini tra i molti milioni arrivati al Gran Sasso dal CERN di Ginevra, coprendo i 730 chilometri di distanza tra i due prestigiosi laboratori di fisica. Il fascio di neutrini, sparato dal CERN, attraversò mezza Italia sottoterra e, grazie alla curvatura terrestre, riemerse proprio lì, sotto il Gran Sasso, dove vennero analizzati.

I netrini sono particelle elementari, le più piccole che conosciamo, e che interagiscono pochissimo con la materia, nel senso che possono attraversare la materia quasi senza essere disturbate dagli atomi che la compongono. E’ per questo motivo che noi non ci rendiamo conto della loro presenza, anche se dalla nostra stella, il Sole, arrivano sulla Terra qualche miliardo di neutrini per centimetro quadrato ogni secondo.
Fino a qualche tempo fa si supponeva che il neutrino fosse privo di massa. Ora l’obiettivo è capire se il neutrino ha o meno massa per avere una maggiore conoscenza su come si sia formato il nostro Universo e capire quale ruolo posso avere nella materia oscura di cui sembra pieno l’universo e che non riusciamo a osservare, proprio perchè è oscura.
Di neutrini ne esistono tre tipi: elettronico, mu e tau (dalle lettere greche con cui vengono definiti).

Sul finire degli anni Cinquanta del secolo scorso l’astrofisico italiano Bruno Pontecorvo ebbe un’importante intuizione: se il neutrino fosse dotato di massa, esso sarebbe soggetto al fenomeno fisico dell’oscillazione, ossia qualunque tipo di neutrino potrebbe trasformarsi, viaggiando nello spazio, negli altri due tipi. L’esperimento del Gran Sasso ha come base proprio questa intuizione, o teoria di Pontecorvo. Il fascio di neutrini che parte dal Gran Sasso è composto di neutrini di tipo mu, e se fossero dotato di massa, durante il loro viaggio si trasformerebbero continuamente. In un fascio di netrini di tipo mu si vuole cercare di vedere se questi si trasformano in parte in neutrini di tipo tau.

Per riuscire a trovare questi neutrini nel fascio di neutrini si deve sparare nella giusta direzione un fascio di particelle molto concentrato, che, dal CERN di Ginevra arriva al Gran Sasso con un diametro di circa 800 metri. Perchè la probabilità che un neutrino si trasformi da mu a tau sia alta, bisogna che il percorso sia alto. Al Gran Sasso, i neutrini vengono raccolti in 1500 tonnellate di materia contro cui le particelle si scontrano. E’ il bersaglio OPERA, formato da 156 mila mattoncini composto di vari strati di piombo e di emulsioni e che si può immaginare come un’immensa pellicola fotografica. Una volta che il neutrino arriva e interagisce nel mattoncino di OPERA produrrà il leptone tau, una particella  carica con un tempo di vita molto piccolo e che decadrà in altre particelle. La particella lascerà un’impronta sul mattoncino che verrà misurata con una precisione micrometrica. Per capire dove il neutrino è andato a finire, ossia quale mattoncino ha colpito, vi sono dei particolari rivelatori elettronici che segnalano dov’è avvenuta l’interazione.

I neutrini muonici si muovono dunque, in base alle ultime scoperte, con una velocità leggermente superiore a quella della luce. Ma per il momento è ancora presto per dare una risposta definitiva e bisogna aspettare le conferme dal mondo della ricerca internazionale. Ci sono almeno tre importanti fondi di errori nelle misure: la misura della distanza percorsa, il tempo di percorrenza e il cosiddetto “time structure of the accelerator”, ossia capire come giocano i protoni che producono i neutrini negli acceleratori in questi esperimenti.

«Abbiamo sincronizzato la misura dei tempi tra il Cern e il Gran Sasso con un’accuratezza al nanosecondo e abbiamo misurato la distanza tra i due siti con una precisione di 20 centimetri», ha affermato Dario Autiero il ricercatore che ha presentato i dati al CERN nella conferenza stampa di qualche giorno fa. «Nonostante le nostre misure abbiano una bassa incertezza sistematica e un’elevata accuratezza statistica – ha aggiunto – e la fiducia riposta nei nostri risultati sia alta, siamo in attesa di confrontarli con quelli provenienti da altri esperimenti».

Forse le dimensioni non sono solo quattro (tre dimensioni spaziali e una quarta temporale) oppure la velocità della luce non è un limite invalicabile. Einstein elaborò una teoria più generale di quella di Newton, e che a sua volta non è probabilmente completa. Forse la teoria di Einstein potrebbe essere valida solo in alcuni ambiti e non in altri, e bisogna perciò formulare una teoria più generale della Teoria della Relatività einsteniana. «Einstein non muore», afferma il Presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Roberto Petronzio. E’ sicuramente una scoperta che «potrebbe avere conseguenze enormi, cambiando il nostro modo di vedere l’universo».

«I fenomeni osservati – continua Petronzio – non riguardano certamente la vita di tutti i giorni. Bisogna considerare che la Teoria della Relatività di Einstein coinvolge effetti su larga scala, misurati sulle distanze cosmiche. [...] È come pensare a far scorrere la mano su una superficie liscia al tatto, ma che vista a livello atomico è un colabrodo. La mano però ha una dimensione tale da non percepire la realtà al livello degli atomi».

«Adesso ci sarà un’ondata di scetticismo, come è sempre accaduto per tutte le grandi scoperte. Basti pensare – aggiunge – che la teoria sull’effetto fotoelettrico che portò Einstein ad avere il Nobel all’inizio era stata bollata come bizzarra». Non c’è però dubbio che, se la teoria sarà confermata, «lavoreremo su questo per anni perchè ha una portata fondamentale» conclude Petronzio.

OPERA è un esperimento che coinvolge circa 160 ricercatori di 11 paesi: l’Italia e la Svizzera ovviamente, e vari Istituti di Belgio, Corea, Croazia, Francia, Germania, Giappone, Israele, Russia e Turchia.

Comunicato stampa del CERN di Ginevra: http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html
Aticolo originale: “Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam” by The OPERA Collaboraton: T. Adam, N. Agafonova, A. Aleksandrov, O. Altinok, P. Alvarez Sanchez, S. Aoki, A. Ariga, T. Ariga, D. Autiero, A. Badertscher, A. Ben Dhahbi, A. Bertolin, C. Bozza, T. Brugiére, F. Brunet, G. Brunetti, S. Buontempo, F. Cavanna, A. Cazes, L. Chaussard, M. Chernyavskiy, V. Chiarella, A. Chukanov, G. Colosimo, M. Crespi, N. D’Ambrosios, Y. Déclais, P. del Amo Sanchez, G. De Lellis, M. De Serio, F. Di Capua, F. Cavanna, A. Di Crescenzo, D. Di Ferdinando, N. Di Marco, S. Dmitrievsky, M. Dracos, D. Duchesneau, S. Dusini, J. Ebert, I. Eftimiopolous, O. Egorov, A. Ereditato, L.S. Esposito, J. Favier, T. Ferber, R.A. Fini, T. Fukuda, A. Garfagnini, G. Giacomelli, C. Girerd, M. Giorgini, M. Giovannozzi, J. Goldberga, C. Göllnitz, L. Goncharova, Y. Gornushkin, et al. (117 additional authors) su ArXiv: http://arxiv.org/abs/1109.4897 ; l’articolo in pdf è disponibile su: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1109/1109.4897.pdf

Fonte delle interviste:

La Repubblica: http://www.repubblica.it/scienze/2011/09/22/news/neutrini_pi_veloci_della_luce_studio_italiano_supera_einstein-22085384/
Il Mattino: http://www.ilmattino.it/articolo.php?id=163992&sez=SCIENZA
Ulteriori informazioni sul neutrino: http://carlbrannen.wordpress.com/2008/06/21/neutrino-oscillation-or-interference/ da cui ho tratto le immagini di questo post.

Un’intervista interessante al ricercatore Fabrizio Tamburini dell’Università di Padova la potete trovare su:

http://video.virgilio.it/neutrini-l-astrofisico-tamburini-relativita-non-in-discussione__1191376220001.html?fb_ref=shrbox_recommend&fb_source=profile_oneline

Sabrina

Ora, questo fa capire che un ministro – specialmente un ministro dell’istruzione – prima di parlare dovrebbe documentarsi un attimino. Dunque tutti i frizzi e i lazzi a commento dell’improvvida nota hanno la loro ragion d’essere.

Una antica foto di un vero tunnel, in costruzione. Quello della metropolitana di Parigi.

Però a mio modesto avviso fa capire anche come la fisica, perfino nelle sue acquisizione fondamentali, sia lungi dall’essere patrimonio culturale comune. Uno magari pensa, beh per far viaggiare sottoterra qualcosa, bisogna fargli spazio, ci vuole un tunnel. E magari, improvvidamente, scrive un comunicato.

Ma la realtà è sempre più fantasiosa.

Se per i neutrini ci volesse un tunnel, vuol dire che la materia li bloccherebbe, o almeno li disturberebbe. Dunque vuol dire che l’interazione del neutrino con la materia sarebbe non trascurabile. Invece la materia è quasi completamente trasparente, per un neutrino.  E meno male, a pensarci bene. Visto che ogni secondo, ogni centimetro della nostra pelle, a motivo dell’attività del Sole, è attraversato da circa cento miliardi di neutrini. Staremmo freschi se ci fosse una interazione anche vagamente significativa. Con questa pioggia addosso, staremmo proprio freschi.

Ma quanti lo sanno?

]]> http://www.gruppolocale.it/2011/09/se-il-ministro-pensa-ad-un-tunnel/feed/ 0 http://www.gruppolocale.it/2011/05/ams-02-cacciatore-di-antimateria/ http://www.gruppolocale.it/2011/05/ams-02-cacciatore-di-antimateria/#comments Fri, 20 May 2011 17:13:20 +0000 Sabrina http://www.gruppolocale.it/?p=3713

Modello molto semplificato dell’atomo di idrogeno e dell’anti-idrogeno. Disponibile su: http://www.vagabondaggi.it/wp-content/uploads/2011/04/idrogeno-anti.jpg.

In collaborazione con Umberto Genovese

L’antimateria fu ipotizzata diverse volte tra la fine del XIX secolo e i primi del XX, ma fu solo nel 1928 che il fisico Paul Dirac lavorando a una versione relativistica dell’equazione d’onda di Schrodinger scoprì che era necessario introdurre una nuova particella di carica opposta all’elettrone, un antielettrone o positrone, come poi sarebbe stata chiamata nel 1932 da Carl D. Anderson che la scoprì mentre analizzava le tracce dei raggi cosmici rilasciate in una camera a nebbia.

L’unica differenza reale che distingue una particella dal suo omologo opposto anti – per ogni particella conosciuta ne esiste una di segno opposto – è solo nella sua carica elettrica, l’elettrone ad esempio possiede la stessa massa a riposo e lo stesso spin di un positrone ma la carica elettrica è opposta. Lo stesso vale anche per i quark, stesso sapore e massa, ma con la carica frazionaria tipica di queste particelle fondamentali opposta. Così ad esempio l’antineutrone è composto da un antiquark up e due antiquark down, esattamente come il neutrone (1 quark up e 2 quark down), è anch’esso elettricamente neutro, ma rispetto alla particella ordinaria possiede un momento magnetico opposto (le cariche elettriche degli antiquark sono opposte).

Idealizzazione della materia e antimateria. Disponibile su: http://www.camminandoscalzi.it/wordpress/wp-content/uploads/2010/05/matter_antimatter.jpg .

A questo punto è chiaro che un universo interamente costituito da antiprotoni, antineutroni e positroni sarebbe altrettanto stabile quanto il nostro, che il segno anti a questo punto assume un titolo puramente convenzionale, giusto per distinguere le particelle dai suoi omologhi di carica elettrica opposta.

Anche se il termine antimateria incute paura in quanto un antiatomo che collide col suo omologo di materia ordinaria provoca l’annichilazione immediata dei due atomi convertendo interamente la somma delle loro masse a riposo in energia cinetica sotto forma di radiazione e altre particelle elementari – per questo non è possibile confinare e immagazzinare antiatomi elettricamente neutri – questa viene già usata comunemente in medicina: la tomografia a emissione di positroni (o PET dall’inglese Positron Emission Tomography).

Per finire, l’antimateria è stata scoperta formarsi sopra le nubi della nostra atmosfera, nelle fasce di Van Allen di Giove, e comunque in tutti i processi ad alta ed altissima energia.

Visto che l’antimateria immediatamente decade quando viene a contatto con la materia ordinaria, sorge spontanea una domanda: nella fase di bariogenesi, quando cioè la materia si è disaccoppiata dall’energia poco dopo il Big Bang, perché poi la materia con questa configurazione di carica elettrica di cui è composto l’universo che conosciamo è sopravvissuta all’annichilazione con la sua omologa di carica opposta?

È a questa domanda, e anche altre, che una collobarazione scientifica internazionale, che coinvolge 16 nazioni di tre continenti, 56 istitutizioni e 600 scienziati  vogliono dare una risposta con uno strumento significativamente più evoluto della camera a bolle di Anderson, l’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02).

Due immagini di fantasia che simulano la posizione di AMS sulla Stazione Spaziale Internazionale. Disponibile su: http://www.roma1.infn.it/exp/ams/AMSonISSbig.jpg

Disponibile su:  http://accms04.physik.rwth-aachen.de/~schael/AMS.html

L’Italia è in prima linea nella realizzazione di un ambizioso esperimento di fisica delle particelle che avrà luogo nei prossimi mesi nello spazio, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) a quasi 500 chilometri di altezza dalla superficie terrestre. Con la missione STS-134 dello Space Shuttle Endeavour viene traslato sulla ISS l’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), uno spettrometro magnetico con l’obiettivo di studiare i raggi cosmici alla ricerca di nuclei di antimateria e tracce di nuove forme di materia che si possono riprodurre in laboratorio.

Il contributo dell’Italia è stato davvero importante per la realizzazione di AMS-02 con un finanziamento pari a circa il 25% sul costo totale. L’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) insieme all’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) è responsabile della realizzazione dei principali strumenti a bordo di AMS-02, il potente “cacciatore di particelle”, come è stato definito dall’opinione pubblica internazionale. AMS-02 è stato realizzato in circa dieci anni da una grande collaborazione internazionale diretta dal Premio Nobel Samuel Ting del MIT e del CERN, il cui vice responsabile è il Prof. Roberto Battiston dell’INFN-Università degli Studi di Perugia.

I ricercatori dell’INFN hanno progettato e realizzato, sotto la gestione dell’ASI, alcuni tra i principali sistemi di identificazione di raggi cosmici, in particolare il time of flight, il rivelatore ad immagini Cherenkov, il calorimetro elettromagnetico, il tracciatore al silicio e gli star tracker.
Nel 1998 un prototipo dell’esperimento, AMS-01, ha realizzato un primo volo con successo sullo Shuttle. AMS-02, portato in orbita con l’ultima missione Shuttle Endeavour, sarà successivamente montato all’esterno della ISS.

Questo spettrometro magnetico sarà in grado di identificare antiparticelle e antinuclei con una precisione di una parte per miliardo. Qualcuno lo ha confrontato con l’Hubble Space Telescope (HST), facendolo diventare il nuovo HST dei raggi cosmici, di cui misurerà la composizione nello spettro di energia compresa tra i 100 MeV e i 5 TeV. Realizzato sulle tecniche di rivelazione di particelle sviluppate negli esperimenti al CERN e presso i Laboratori dell’INFN, AMS-02 è composto da una serie di rivelatori in grado di “individuare” vari tipi di particelle di raggi cosmici che attraverseranno la sua sezione sensibile tramite misure di carica, velocità, energia e direzione di moto, ricostruendone la traiettoria all’interno del campo magnetico generato da un magnete permanente cilindrico che deflette i raggi cosmici carichi che lo attraverseranno.

Rappresentazione schematica dell’Alpha Magnetic Spectrometer. Disponibile su: http://www.bo.infn.it/ams/Images/ams2.gif .

Gli obiettivi scientifici sono molteplici. Da questo spettrometro magnetico ci si aspetta risposte a problemi che stanno alla base della fisica delle particelle elementari: dalla ricerca dell’antimateria primordiale allo studio della natura della materia oscura, che non emette luce come la materia ordinaria, e della cui esistenza si hanno prove indirette di carattere astrofisico, come per esempio lo studio delle curve di rotazione delle galassie. Non si hanno al momento prove dirette sulla sua esistenza anche se sembra che la materia oscura sia circa sei volte maggiore della materia ordinaria luminosa.

Il precursore AMS-01 aveva raggiunto in soli dieci giorni di funzionamento la stessa sensibilità all’antimateria ottenuta in decenni di misure con palloni stratosferici, identificando in meno di una parte per milione la proporzione della frazione nei raggi cosmici dell’antielio rispetto all’elio.
AMS-02, capace di effettuare la ricerca diretta di antinuclei con una sensibilità di una  parte per miliardo, si propone di migliorare questo valore e di far luce su una delle grandi domande della cosmologia moderna, l’apparente scomparsa dell’antimateria primordiale.

Inoltre, AMS-02 compirà misure di precisione della composizione di tutte le componenti cariche dei raggi cosmici fino a una energia di 5 TeV, alla ricerca di eventi estremamente rari che sarà più probabile identificare grazie al fatto che gli anni di attività sono passati dai primi 3 anni ai 10 anni, anni che la ISS è in grado di garantire.

Anche gli aspetti tecnologici sono notevoli: AMS-02 è il più grande payload scientifico previsto per la ISS. Le sue dimensioni sono di circa 64 metri cubi per un peso di 6,9 tonnellate. Il magnete cilindrico ha un campo magnetico di circa 0.15 Tesla, ossia 3000 volte più intenso del campo magnetico medio terrestre. I rivelatori a bordo di AMS-02 sono in grado di rilevare in poche centinaia di microsecondi ogni singolo raggio cosmico che attraversa lo spettrometro.

AMS02 viene estratto dalla bay dello shuttle il 19 maggio 2011 alle ore 5:46 EDT. – Crediti NASA. Disponibile su AMS-02 Italia: http://www.ams02.org/it/2011/05/finalmente-a-casa/ .

AMS-02 è un potente strumento per il quale è stato richiesto lo sviluppo e la qualificazione spaziale di numerose nuove tecnologie, molte della quali sviluppate dalle industrie italiane e nei laboratori dell’INFN, in particolare presso il Laboratorio SERMS di Terni.

Le industrie italiane coinvolte in questo esperimento: Carlo Gavazzi Space (Milano); G&A Engineering (Carsoli, Aquila); FBK-irst (Trento); SITAEL Aerospace, Euromec (Parma); Ri-Ba Composites (Faenza, RA), Carso (Trieste); e Galli & Morelli (Lucca).

Fonte: A.S.I. Agenzia Spaziale Italiana-Alpha Magnetic Spectrometer:

http://www.asi.it/it/attivita/astrofisica/ams_alpha_magnetic_spectrometer

Sito dell’Alpha Magnetic Spectrometer: http://www.ams02.org/

Altre informazioni utili
Video sulla Dark Matter:
http://www.youtube.com/watch?v=pZGbopE-X2k&feature=player_embedded

Video sull’antimateria:
http://www.youtube.com/watch?v=mOKJXJ8BsSk&feature=player_embedded

Video sull’Alpha Magnetic Spectrometer:
http://www.youtube.com/watch?v=GOJsccquXNQ&feature=player_embedded

Video dell’installazione di AMS-02 (animazione):
http://www.youtube.com/watch?v=9SFislv9lhI&feature=share

Album di AMS-02: http://www.flickr.com/photos/ams02/

Informazioni sulla ISS:  http://spacevids.info/

Sabrina e Umberto

Rappresentazione artistica di Plutone con la sua atmosfera – Credit: PAS Cruickshank.

di Umberto Genovese

Nel 2006 una controversa decisione dell’Unione Astronomica Internazionale tolse lo scettro di pianeta a Plutone per relegarlo tra i corpi minori del nostro sistema solare.
Fu una decisione sofferta, contestata da quanti avevano preso simpatia per questo pianetino, il nono in ordine di distanza dal Sole. Il problema era che grazie a strumenti e tecniche sempre più raffinate c’era il concreto rischio di dover allungare a dismisura l’elenco dei pianeti del sistema solare, colmo di planetoidi della taglia di Plutone [1].

Che Plutone avesse un’atmosfera lo si sapeva già da molti anni [2], lo si era scoperto tramite i transiti planetari, ossia i passaggi del pianetino davanti a una stella e misurando la curva di luce di quest’ultima.
La composizione chimica di questa tenue atmosfera è azoto e metano, a cui si è aggiunto recentemente il monossido di carbonio [3].

Lo spettro della traccia di monossido di carbonio (in rosso) espressi in unità di gradi. – Credit: J.S. Greaves / Joint Astronomy Centre.

La pressione atmosferica è bassissima e estremamente varia a causa dell’eccentricità dell’orbita di Plutone: va da 6,5 a 24 μbar. Quando Plutone si allontana dal Sole, la sua atmosfera congela e precipita al suolo. Viceversa quando Plutone è più vicino al Sole, la temperatura di Plutone aumenta e la parte più volatile della sua superficie sublima.Curiosamente questa sublimazione ha come conseguenza quella di raffreddare  il pianeta, lo stesso meccanismo del sudore che raffredda il nostro corpo man mano che evapora dalla superficie della pelle. Infatti la temperatura di Plutone è di circa 43 K (-230 ° C), 10 K più  bassa di quanto si sarebbe supposto.
Invece il metano [4] crea una inversione di temperatura, con temperature medie più calde (36 kelvin 10 chilometri al di  sopra della superficie).
Questo crea il paradosso di come Plutone possa aver mantenuto la sua atmosfera così a lungo: e qui il monossido di carbonio appena scoperto svolge un ruolo importante per raffreddare ulteriormente l’atmosfera funzionando da termoregolatore in contrapposizione all’azione riscaldante del metano.

L’effetto quindi è che durante l’estate plutoniana si potrebbero verificare … curiose nevicate di azoto sulla superficie!
Sempre durante la breve estate il metano atmosferico può essere scisso in carbonio dalla radiazione ultravioletta solare e ricadere sulla superficie creando zone chiaroscure in contrasto con la brina di azoto visibili dalle immagini riprese dal telescopio spaziale Hubble [5]. Queste macchie scure provocano il riscaldamento localizzato della superficie provocando dei geyser che espellono gas proprio come nelle comete.

L’evoluzione fisica dell’atmosfera di Plutone è pertanto estremamente sensibile all’eccentricità dell’orbita del corpo. Ancora purtroppo ne sappiamo troppo poco e questi dati attendono conferma dalla sonda New Horizons 6 il cui arrivo nei pressi di Plutone è previsto per il 14 luglio 2015.

Noi aspettiamo con ansia!

[1] Io personalmente sono contrario a questa decisione, si poteva mantenere Plutone come pianeta anche solo per ragioni storiche senza guardare la sua taglia.
[2]Plutone ha anche ben tre satelliti:  Caronte, con cui forma il sispema doppio Plutone-Caronte, e due corpi più piccoli: Nix e Idra, scopperti nel 2005.
[3] Discovery of carbon monoxide in the upper atmosphere of Pluto: http://arxiv.org/abs/1104.3014 .
[4] Il metano è un idrocarburo che è anche un potentissimo gas serra 23 volte più dell’anidride carbonica CO2.
[5] New Hubble Maps of Pluto Show Surface Changes: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2010/06/image/e/
[6] Questo è il sito ufficiale della missione New Horizons: http://pluto.jhuapl.edu/ .

Potremmo considerare Plutone come il precursore di una nuova categoria di corpi planetari: i Kuiper Belt Object.
Cosi avremmo tre tipi diversi di pianeti con struttura chimica ed evoluzione fisica simile: i terrestri, i gioviani e quelli che io chiamo plutini, non necessariamente in risonanza 2:3 con l’orbita di Nettuno.

Pubblicato inizialmente su Il Poliedrico: http://www.ilpoliedrico.org/2011/04/la-cometa-plutone.html

Umberto

Albert Einstein. Autore sconosciuto.

di Umberto Genovese

Metti uno, due (meglio abbondare), quattro giroscopi in orbita. Ora  fai in modo che gli assi dei giroscopi puntino tutti verso una stella lontana lontana, in modo che la parallasse di questa sia più che trascurabile. Poi siediti e aspetta.
Libero da forze esterne, l’asse dei giroscopi dovrebbe continuare a indicare sempre la solita stella lontana lontana, o almeno così ci insegnavano i vecchi professori di fisica ai licei da sempre. Ma se lo spazio si piega sotto il peso di una massa, come sosteneva un omino dagli  improbabili capelli bianchi e baffetti dello stesso colore, allora la direzione dell’asse dei giroscopi dovrebbe subire una  deriva nel tempo.

In pratica è quello che hanno fatto quei giocherelloni di scienziati della NASA insieme a quelli di Stanford con il satellite Space Probe B (la versione A fu lanciata nel 1976 [1]).
I ricercatori hanno voluto misurare l’entità della curvatura dello spazio-tempo e per farlo hanno costruito 4 giroscopi superconduttori il cui componente principale è una pallina delle dimensioni di una da ping pong fatta di quarzo fuso ricoperta di niobio, costruita con una precisione tale da avere uno scarto di apena 40 atomi nel diametro (meno di 10 nm).

Il problema principale era quello di isolare i giroscopi da tutte le possibili interferenze di sia di natura interna che esterna. Questo è stato risolto racchiudendo i giroscopi in una struttura di piombo sotto vuoto spinto chiamata dewar [2] e raffreddata con elio liquido a 1,7° Kelvin (circa -271°C)  [3]. A quella temperatura il piombo diventa un semiconduttore che cortocircuita il campo magnetico terrestre,  isolando così i giroscopi, tantè che all’interno del dewar ogni interferenza magnetica era ridotta a meno di 3 micro Gauss [4] .

Le palline di quarzo fuso e niobio, fondamentali nei giroscopi criogenici . Credit:NASA

Il satellite Gravity Probe B fu lanciato nel 2004 in orbita polare ad appena 642 chilometri di quota, appena al di fuori dell’atmosfera per un periodo di volo di 17 mesi, sufficienti per raccogliere abbastanza dati per rilevare come lo spazio-tempo intorno alla Terra fosse curvato esattamente come la Relatività Generale prevede. La stella a cui hanno fatto riferimento gli assi dei giroscopi è IM Pegasi, una stella varabile binaria distante circa 329 anni luce nella costellazione  Pegaso. Questa è stata scelta perché è anche una notevole fonte di microonde, il che ha permesso di essere costantemente seguita dalla rete internazionale di radiotelescopi. Il monitoraggio continuo della stella da Terra  ha permesso di conoscerne la posizione assoluta rispetto ai giroscopi in orbita.

Per finire, dopo cinque anni di analisi dei dati dalla fine della missione, il risultato è che è stata misurata un precessione geodetica [5] di 6.606 più o meno 0,017 secondi d’arco e un effetto di trascinamento del campo [6] di 0,039 più o meno 0,007 secondi d’arco. Superfluo dire che entrambi i valori rilevati sono in preciso accordo con le previsioni della Relatività Generale di Albert Einstein. Ulteriori dettagli e animazioni sono disponibili qui sul sito dell’Università di Stanford.

Fonte: http://einstein.stanford.edu/gallery/

Il supervisore del progetto, Francis Everitt – che somiglia tantissimo al buffo ometto di prima -  ha ricordato un suggerimento che una volta gli dette il suo relatore di tesi e Premio Nobel Patrick MS Blackett: “Se non riesci a pensare a cosa fare dopo la fisica, inventa qualche nuova tecnologia, e questa porterà a nuova fisica”.

“Beh,” dice Everitt, “abbiamo inventato 13 nuove tecnologie per il Gravity Probe B. Chissà dove questo ci porterà….”

Fonte: http://einstein.stanford.edu/gallery/

Un’ultima curiosità: il progetto Gravity Probe B è  finanziato dal 1963, sono passati 47 anni prima di avere un risultato.
Ma che risultato: se amate usare il vostro navigatore satellitare, sappiate che la tecnologia che li fa funzionare tiene conto anche degli effetti relativistici rilevati dagli esperimenti come questo…

[1] Il  Gravity Probe A fu condotto nel 1976 dal dottor Robert Vessot della Smithsonian Astrophysical Observatory. L’esperimento Gravity Probe A era costituito da tre orologi atomici al maser di idrogeno, due a terra e il terzo impegnato in un viaggio di due ore su un razzo, confermando la predizione di Einstein dello spostamento verso il rosso delle frequenze del maser in movimento di 1,4 parti su diecimila.
[2] Una spece di thermos con il vuoto tra l’ampolla interna e il contenitore.
[3] Anche il rumore di origine molecolare  è stato così attenuato.
[4] A Pocket of Near Perfection: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/26apr_gpbtech/ .
[5] La  precessione geodetica è la quantità di oscillazioni causate dalla massa statica della Terra (la fossetta nello spazio-tempo).
[6] L’effetto trascinamento è la quantità di oscillazione causata dalla rotazione della Terra (la torsione nello spazio-tempo).

Quarzo fuso
Il quarzo fuso è un vetro particolare ottenuto dalla fusione di cristalli di quarzo estremamente puro. Le proprietà ottiche e termiche di questo vetro  sono superiori a quelli di altri tipi di vetro per la sua purezza, consente una migliore resa nell’ultravioletto e Il suo basso coefficiente di espansione termico lo  rende inoltre un materiale particolarmente adatto per la costruzione di specchi di precisione.

Pubblicato inizialmente su Il Poliedrico: http://www.ilpoliedrico.org/2011/05/trascinamenti-nella-quarta-dimensione.html

Umberto

Marie Curie nella storia della chimica. http://www.fiami.ch/MC/MC_F/MC_F_home1.html

“Le Vite di Marie Curie” sta per arrivare. E’ il nuovo fumetto dell’autore svizzero Fiami, dedicato alla grande scienziata di origine polacca Marie Curie, prima donna a ricevere un Premio Nobel e unica donna nella storia a riceverne due in due campi differenti, in Chimica (1911) e in Fisica (1903) assieme al marito Pierre Curie.

“Le vite di Marie Curie” viene pubblicato in occasione dell’Anno Internazionale della Chimica 2011, dopo la pubblicazione di “Le Vite di Einstein” (in occasione dell’Anno Internazionale della Fisica 2005) e “Le vite di Galileo” (pubblicato in occasione dell’Anno Internazionale dell’Astronomia 2009, in Italia dalla CLEUP, casa editrice padovana http://www.cleup.it) .

La Cerimonia Ufficiale dell’Anno Internazionale della Chimica 2011 avrà luogo a Parigi il 27-28 gennaio 2011 presso il Quartier Generale dell’UNESCO. http://www.chemistry2011.org/participate/activities/show?id=1

Per maggiori informazioni si visiti il sito Web di Fiami: http://www.fiami.ch

Grande Fiami! Ti aspettiamo in Italia e che un successo maggiore di Galileo!

Sabrina

Fonte: http://globalwarming1.net/Effects_of_Global_Warming.jpg .

L’aumento del rapporto tra il carbonio nero e i solfati nell’atmosfera comporterebbe un aumento del riscaldamento globale. E’ il risultato emerso dal lavoro portato avanti da un team di ricercatori dell’Università dell’Iowa e pubblicato il 25 luglio scorso nella rivista Nature Geoscience.

Il carbonio nero – che viene emesso dai motori diesel e da alcuni forni di cottura – è considerato uno dei fattori del riscaldamento globale e una componente importante dell’inquinamento dell’aria in tutto il mondo secondo Greg Carmichael, Professore di chimica e ingegneria biochimica presso l’UI College of Engineering e co-direttore del Center for Global and Regional Environmental Research dell’UI.
I solfati vengono riversati nell’atmosfera in grandi quantità in conseguenza di vari processi industriali.

Il team di ricerca è composto da Ramanathan e Y. Feng del Scripps Institution of Oceanography, La Jolla, California; da S-C. Yoon e S-W. Kim del Seoul National University, Sud Corea, e da  J. J. Schauer dell’University of Wisconsin, Madison.

Allo scopo di portare a termine i loro studi, i ricercatori hanno compiuto degli studi al suolo analizzando dei campioni di aria nell’isola Cheju in Sud Corea e, successivamente, sono passati al campionamento dell’aria ad altitudini comprese tra i 100 e i 15.000 piedi utilizzando delle sonde senza pilota (UAV).

E’ emerso che la quantità di radiazione solare assorbita aumenta con l’aumento del rapporto del carbonio nero/solfati. Inoltre, le emissioni di carbonio nero derivanti dai combustibili fossili causerebbero il 100% in più di riscaldamento rispetto ai derivati della combustione delle biomasse.

“Questi risultati erano stati indicati dalle teorie ma mai verificati dalle osservazioni prima d’ora” ha affermato Carmichael. “C’è attualmente un grande interesse nello sviluppo di strategie per ridurre il carbonio nero, poiché che esso offre l’opportunità di diminuire al tempo stesso l’inquinamento dell’aria e il riscaldamento globale“.

Gli autori suggeriscono che le politiche di mitigazione sul clima potrebbero permettere di ridurre il rapporto carbonio nero/solfati nelle emissioni, oltre alla quantità di carbonio nero liberato nell’atmosfera.

In un articolo pubblicato nel maggio 2008 su Nature Geoscience, Carmichael e Ramanathan hanno trovato che l’emissione del carbonio nero dal motore diesel e la fuliggine dai forni domestici, usati soprattutto in Asia, possono giocare un ruolo fondamentale sul riscaldamento globale, più importante di quanto ritenuto finora.I ricercatori nello stesso articolo hanno sottolineato il fatto che i forni a carbone in Cina e in India producono circa un terzo del carbonio nero; i rimanenti due terzi sono dovuti soprattutto alle emissioni dei motori diesel in Europa e in tutti i paesi in cui se ne fa uso.

Infine, la fuliggine e le altre forme di carbonio nero potrebbero uguagliare fino a circa un 60% l’attuale effetto di riscaldamento globale dovuta all’anidride carbonica, principale gas responsabile dell’effetto serra.

Fonte Physorg.com: http://www.physorg.com/news199632687.html. 

L’articolo è stato pubblicato inizialmente su The Climate Summit Italia: http://theclimatesummitit.blogspot.com/2010/08/il-carbonio-nero-responsabile-del.html .

Sabrina

Da sinistra a destra. Due fasci gaussiani sovrapposti con diversa lunghezza d’onda ed i corrispondenti vortici ottici con carica topologica l=1 e l=2. Per maggiori informazioni, si legga il documento in formato pdf riportato tra le fonti in fondo all’articolo.

Partendo dai lavori del fisico italiano Ettore Majorana del 1932, “Teoria relativistica di particelle con momento intrinseco arbitrario” e da quello del 1937, “Teoria simmetrica dell’ elettrone e del positrone” e nelle note non pubblicate sulla quantizzazione del campo elettromagnetico è stato possibile per Fabrizio Tamburini del Dipartimento di Astronomia dell’Università degli Studi di Padova e per il suo gruppo di collaboratori scoprire nuove proprietà delle luce che avranno molte ed importanti applicazioni pratiche.
“Sono delle proprietà particolari del campo elettromagnetico, e quindi della luce – racconta Fabrizio Tamburini  al TGR Leonardo -  che permettono alla luce non solo di oscillare (di avere cioè, una sua lunghezza d’onda) ma, al contempo, di attorcigliarsi su se stessa come un fusillo”. Si parla di vorticità ottiche. “Ogni frequenza – continua ancora Tamburini -  può avere associate un numero enorme di vorticità ottiche. Noi scherzosamente li chiamiamo “fotoni ubriachi” perchè si attorcigliano su se stessi … Sembra si siano beccati una balla di quelle micidiali...”.
Da questo studio quindi, emerge che  un singolo fotone può avere vorticità, una proprietà della luce per far sì di codificare molta informazione anche in una singola particella di luce.

Questo permetterà di vedere molto più in piccolo e molto più in grande, ossia di aumentare la risoluzione dei microscopi ottici e dei telescopi. Molte saranno le applicazioni astronomiche, come per esempio la possibilità di fotografare pianeti di tipo terrestre attorno ad altre stelle e misurare la rotazione dei buchi neri.

Oltre all’astronomia, si registreranno importanti ricadute in ambito medico, biologico e perfino nella nostra vita quotidiana, in particolare sul mondo delle telecomunicazioni: i cellulari potranno avere le frequenze fino a cento volte in più, lasciando la dual band al periodo preistorico del telefonino e del digitale terrestre.

Le ricerche sono state presentate al Celsius Symposium di Uppsala del 2010, per la Celsius-Linnaeus lecture, che quest’anno era dedicata alla ricerca in fisica quantistica e alla vita artificiale. Qui vengono convocati, in presenza dei membri della commissione Nobel, i più promettenti ricercatori. Quest’anno i Celsius lecturer principali erano Anton Zeilinger, il realizzatore del teletrasporto quantistico; Sir Michael Berry, uno dei massimi esponenti della fisica quantistica, e Fabrizio Tamburini, del Dipartimento di Astronomia dell’Università di Padova. Il Linnaeus Lecturer è stato Craig Venter, che recentemente ha fatto parlare di sé per le sue ricerche innovative sulla vita artificiale.

Fabrizio Tamburini durante l’intervista per il servizio mandato in onda al TGR Leonardo dopo il suo ritorno da Uppsala nel marzo 2010.

Il gruppo si è formato in seguito ad una collaborazione multidisciplinare fra astronomia, fisica della materia, fisica teorica e nanotecnologie. È composto da Fabrizio Tamburini, Cesare Barbieri, Antonio Bianchini, Filippo Romanato dell’Università degli Studi di Padova che collaborano con Bo Thidé dell’Università di Uppsala (Svezia). Fra i collaboratori italiani ci sono studenti di dottorato Elettra Mari ed Anna Sponselli, studentesse di dottorato e il Post Doc Gabriele Anzolin ora all’ICFO a Barcellona. Altre collaborazioni sono in corso con i maggiori esperti internazionali in questo campo. L’investimento è stato compiuto grazie alla Cassa di Risparmio di Padova e di Rovigo e al grande interesse del Direttore del Dipartimento di Astronomia dell’Università degli  Studi di Padova, Professor Piero Rafanelli.

Questo gruppo di ricercatori è stato il primo a generare dei vortici ottici usando la luce delle stelle con il telescopio di 122 cm dell’Osservatorio Astrofisico di Asiago. Questo primo passo serviva a testare le difficoltà sperimentali per ottenere dei vortici ottici con il massimo contrasto. Lo scopo finale è quello di costruire un coronografo che utilizza il momento angolare orbitale della luce per vedere pianeti extrasolari. La teoria suggerisce che in condizioni ottimali si possono vedere direttamente pianeti di tipo terrestre, “spegnendo” la luce della stella ospite più di un miliardo di volte. È come cercare di vedere la marca di un’auto quando questa è al buio ed ha i fari abbaglianti accesi.

Un risultato di grandissimo prestigio internazionale per i nostri ricercatori, per l’Università italiana  e per il nostro paese che sempre più sperimenta la perdita di ricercatori competenti e qualificati.

Fonte: Università degli Studi di Padova: http://www.unipd.it/uniscienze/articoli/fusilli_luce.html
Articolo in formato pdf per approfondimenti (linkato nella pagina del sito dell’Università di Padova): http://www.unipd.it/uniscienze/articoli/doc/Vorticita_ottiche_astronomia.pdf .
Video del TGR Leonardo disponibile su YouTube alla pagina: http://www.youtube.com/watch?v=7Wtg-vsCbdE&feature=player_embedded .

Sabrina

di Michele Ferrara, Direttore Responsabile della Rivista L’Astrofilo

Che il neutrino abbia una massa è un fatto abbastanza certo, ma quale ne sia il valore è invece una questione ancora aperta. Ora, però, c’è un nuovo limite superiore, equivalente a 0,28 elettronvolts, reso noto durante un meeting tenutosi ieri e l’altro ieri presso la University College London.

Dietro a quel numero c’è un lavoro svolto da astrofisici della stessa UCL sull’imponente Mega Z, una mappa 3D formata da 700mila galassie registrate nell’ambito della Sloan Digital Sky Survey.

Il lavoro è consistito nell’applicare alle immagini galattiche un nuovo metodo di misura del colore, attraverso il quale è stato possibile determinare la distanza delle singole galassie e di ricostruire il comportamento su grande scala degli ammassi di galassie, includendo l’effetto gravitazionale della materia oscura.

Di che cosa sia costituita quest’ultima non esiste certezza, ma fra tutti gli ipotetici candidati sono proprio i neutrini a rivestire un ruolo privilegiato, sebbene attualmente non sembra che il loro peso nel computo totale della materia dell’universo possa superare l’1%. Tuttavia, ipotizzando le materia oscura identificabile dal comportamento degli ammassi di galassie (anche in relazione alla fluttuazione del fondo cosmico) sia realmente costituita di neutrini, conoscendone la densità media è stato possibile fissare il nuovo limite superiore alla loro massa.

Secondo gli autori della ricerca (Shaun Thomas, Ofer Lahav e Filipe Abdalla), attraverso survey più mirate, come ad esempio la Dark Energy Survey, che vede impegnata l’UCL, sarà possibile ritoccare ulteriormente il valore della massa del neutrino, probabilmente portando il limite superiore a non più di 0,1 elettronvolts.
Il lavoro è di prossima pubblicazione su Physical Review Letters.

Fonte: Le news di Astronomia e Astronautica de L’Astrofilo: http://www.astropublishing.com/news2010/giugno/240610.htm.

Michele Ferrara