La Via Lattea è una galassia strana.

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E’ il titolo di un vecchio articolo delle Scienze del 2011 che ha risuscitato il mio interesse.
Voi cosa sapete della nostra galassia?
Ok, ho capito, sapete che la Via lattea è la galassia a cui appartiene il nostro sistema solare, che si trova pressappoco sul bordo di una spirale centrale e che al suo centro forse c’è un buco nero.

Traquilli, ora non voglio imitate Wikipedia, ma mi piace spizzicare qua e là qualche informazione poco nota.

Gruppo Locale.
Per esempio, La Via Lattea appartiene ad un ammasso di almeno 70 piccole (nane) e medie galassie, il cosiddetto Gruppo Locale, che ha due grandi galassie a spirale:  Andromeda e la Via Lattea per l’appunto. Il suo centro di massa si trova in un punto compreso fra queste due galassie. Gli scienziati dicono che esse entreranno in collisione nei prossimi 5 miliardi di anni. Il diametro del GL è stimato in circa 10 milioni di anni luce.
Ora se pensiamo che nell’universo possono esserci tra i 100 e 200 miliardi di galassie, abbiamo una idea di quanto  sia piccola e dispersa nell’universo la nostra Via Lattea.

Le Nubi di Magellano.

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Altra stranezza. Di tutte le galassie note solamente il quattro per cento delle galassie simili alla Via Lattea è accompagnato da galassie satelliti come le due Nubi di Magellano.
Queste due piccole galassie irregolari orbitano a grande distanza attorno alla Via Lattea, come satelliti, ma ad essa collegata da un filamento di materia.
La Grande Nube di Magellano dista 160.000 anni luce dalla Terra. La Piccola Nube di Magellano, a 200.000 anni luce dalla Terra, orbita attorno alla Grande Nube di Magellano. La loro danza ha fatto fluire il gas in un fiume lungo più di mezzo milione di anni luce. La maggior parte di questa “Corrente di Magellano” si estende ben oltre la Grande Nube di Magellano.

Buco nero sì, buco nero no.
Il centro della Via Lattea è molto difficile da vedere a causa delle nubi di gas e polveri che lo nascondono.
Si pensa che il suo centro abbia un diametro compreso fra 70 000 e 150 000 anni luce. Al suo interno si nasconderebbe un oggetto di massa molto elevata, che si ritiene essere la causa della forte emissione radio da parte della sorgente nota come Sagittarius A; molti indizi inducono a pensare che si tratti di un buco nero supermassiccio, denominato Sgr A*.

E’ recente la scoperta di una regione interna della Via Lattea con una un’ampia regione di 8000 anni luce di diametro in cui per centinaia di milioni di anni non sono nate nuove stelle. La scoperta indica che c’è ancora molto da sapere sulla struttura della nostra galassia e del suo centro.

Materia mancante.
Le misurazioni della radiazione cosmica di fondo, il bagliore residuo del big bang, indicano che solo un sesto di tutta la materia nell’universo è ordinaria, o barionica, e contiene protoni e neutroni (“barioni”), proprio come le stelle, i pianeti e le persone.
Le galassie giganti come la Via Lattea e Andromeda sono costituite, oltre alla materia ordinaria, principalmente dall’esotica materia oscura. Ma anche la materia ordinaria della nostra galassia rappresenta un enigma perché la maggior parte di essa non si trova ed è ancora sconosciuta agli scienziati.

Le stelle più antiche della Via Lattea.
La scoperta di alcune stelle più antiche della Via lattea, forniscono importanti indizi sull’universo primordiale, sul ciclo di vita della prima generazione di stelle e su quanto sia cambiato l’universo nel corso degli ultimi 13,7 miliardi di anni.

Subito dopo il big bang, l’universo era interamente composto solo da idrogeno, elio e piccole quantità di litio. Tutti gli altri elementi sono stati lentamente prodotti dalla fucina nucleare delle stelle o addirittura, per quanto riguarda quelli di massa atomica superiore a quella del ferro, dalle esplosioni di supernova.
Per individuare le stelle molto antiche gli astronomi hanno quindi cercato stelle molto ricche di idrogeno ed estremamente povere di elementi pesanti.
Dato che gli effetti gravitazionali sono più intensi al centro della galassia, è lì che dovevano essersi formate le prime stelle.
L’età della stella più antica conosciuta nella Galassia, HD 140283, con una stima di circa 13,6 miliardi di anni, ha una datazione non molto diversa da quella dell’Universo stesso.

Forma e dimensioni.
galactic-distanceLa Via Lattea ha la forma di un grande mulinello, tecnicamente è una galassia spirale, che esegue una rotazione completa ogni 200 milioni di anni. Contiene almeno 100 miliardi di stelle, oltre a grandi quantità di polveri e gas ed è così grande che la luce impiega 100.000 anni luce per attraversarla da un capo all’altro.
Il nostro sistema solare si trova a circa 26.000 anni luce dal suo centro.

Vita nella Via Lattea.
Non potevo finire questo articolo ponendomi la domanda se la Via Lattea ospita altre forme di vita.
La Via Lattea è costellata di stelle di massa analoga a quella del Sole. Una su 5 di queste stelle potrebbe avere un pianeta simile alla Terra in orbita intorno a sé nella cosiddetta “zona abitabile”: una distanza, cioè, tale da consentire la presenza di acqua allo stato liquido sulla superficie del pianeta, quindi adatte alla formazione della vita.

Tuttavia tra le centinaia di esopianeti scoperti finora, la maggior parte sono giganti gassosi o troppo vicini alla loro stella per ospitare la vita. I piccoli pianeti rocciosi simili alla Terra sono più difficili da individuare.
Erik Petigura, principale autore dello studio, ha utilizzato un software appositamente creato che ha utilizzato i dati raccolti da Kepler per ipotizzare la probabilità di trovare pianeti simili alla Terra nell’intera nostra galassia.
Secondo le stime di Petigura nella nostra galassia, la Via Lattea, ci sarebbero circa 40 miliardi di stelle simili al Sole. Nei loro ipotetici sistemi planetari ci sarebbero 8,8 miliardi di pianeti simili alla Terra e posizionati nella zona abitabile.

Monitorando, poi,  in particolare la variazione di luminosità di 42 mila stelle simili al Sole, sono stati individuati 603 pianeti orbitanti intorno ad esse. Tra questi, 10 risiedono nella cosiddetta “zona abitabile” e hanno dimensioni simili, o al massimo doppie, rispetto alla Terra.
In pratica, quasi una su 5 delle stelle simili al Sole, ospita un pianeta analogo alla Terra nella zona abitabile.
Il prossimo passo sarà cercare esopianeti “terrestri” tra le stelle più vicine a noi: il meno distante, secondo gli scienziati, potrebbe trovarsi ad appena 12 anni luce da noi.

Conclusione.
Per rispondere alla domanda se c’è vita nella Via Lattea bisogna porsi un’altra domanda. Cosa si intende per vita? Le probababilità di trovare la vita sotto forma di elementi organici è molto probabile, se per vita intendiamo esseri intelligenti come noi, allora la domanda resta un mistero.
Per ora.


 

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I marziani li abbiamo scoperti 40 anni fa.

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Secondo voi in che modo la Nasa sta tentando di scoprire se c’è vita su Marte?
Oramai è accertato che non ci sono omini verdi dal gran capoccione, né scarafaggi che strisciano per terra o piantine di basilico o quant’altro.
Allora cosa cercano?

Tutti i rover atterrati nel tempo sul suolo marziano hanno raccolto campioni qua e là in posti dove si presupponeva che nel passato fosse presente dell’acqua. Poi l’analisi con gli strumenti di bordo.
Finora non c’è la prova regina della esistenza della vita su Marte.

Eppure la vita su Marte c’è ed è stata scoperta 40 anni fa. L’uomo li ha scoperti già 40 anni fa, pur senza accorgersene.
È la teoria, suggestiva e intrigante, di Glibert Levin, che oggi ha 92 anni, convinto che i microrganismi marziani, di fatto, ci stiano prendendo in giro ormai da 40 anni. Il signore è altrettanto convinto che su Marte la vita ci sia, eccome.

Diciamo subito che questo signore è un ingegnere, l’uomo che ha ideato gli esperimenti a bordo dei Viking, le sonde della Nasa che proprio 40 anni fa, nell’estate del 1976, realizzarono una missione storica, dalla quale discendono tutte quelle successive. Un cervellone della Nasa, dunque.

Alla base della sua teoria, il test Labeled Release (lr).
L’esperimento Lr era basato su un procedimento simile a quello usato per il controllo dell’acqua potabile e al quale, credo si ricorre anche in Italia. Un piccolo campione d’acqua viene iniettato in una provetta di liquido nutriente: se ci sono dei microrganismi, questi metabolizzano i nutrienti stessi e sprigionano bolle di gas che rappresentano la prova della contaminazione microbica.
Al terreno marziano è stato aggiunto solo più nutrienti, nella speranza che almeno uno di questi venisse metabolizzato, e li ha contrassegnati con il carbonio radioattivo, così da rendere i gas liberati più facili da individuare”.
E quando a una minuscola porzione di terreno del pianeta rosso venne iniettata del nutriente radioattivo, si notò che subito venivano emessi dei gas.

Questo risultato, da solo, sarebbe considerato una prova dell’esistenza di microrganismi viventi da parte di qualunque ente sanitario. Tuttavia, volendo essere più cauti, si aggiunse un ulteriore elemento di controllo. Si procedette ad un trattamento approvato dalla Nasa in grado di uccidere qualunque microrganismo presente, che di fatto non portò a nessuna formazione di bollicine.

I dati sono stati resi noti solo molti anni dopo per una disputa sulla attendibilità dei test effettuati sul Viking.
Sebbene la Nasa avesse respinto in un primo tempo l’idea, il nuovo studio sulle rocce marziane è ora iniziato nel maggio 2016.
Al momento, però, la Nasa non ha reso noto alcun risultato, ma è solo questione di tempo, poi arriverà l’annuncio ufficiale.


 

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Il Mistero della simmetria

Cos’è una simmetria?

farfalla monarca

Il mio cane è stato recentemente tirato in ballo da un altro cane (chiwawa) che si è attributo il merito di aver inventato la Teoria della Simmetria dell’Universo . Così ha effettuato una ricerca sull’argomento delle simmetrie, la supersimmetria sul sito dell’Infn ed ha scoperto cose note, ma anche estremamente interessanti e istruttive.

Vi siete mai guardati allo specchio? – domanda il mio cane – Certo che sì.
Ok fatelo di nuovo e tirate una riga immaginaria che vi divide perfettamente in due parti uguali in senso verticale in mezzo alla fronte. Ebbene la parte sinistra è identica alla vostra parte destra. Occhio, metà naso e bocca, spalle, gambe coincidono (salvo qualche vostro difettuccio) con l’altra metà opposta. Insomma se si trattasse di una vostra foto le due parti sovrapposte coinciderebbero.

In essenza, possiamo dire che la simmetria è l’espressione di una “uguaglianza tra cose”: cose che possono essere differenti oggetti oppure uno stesso oggetto che si presenta sempre nello stesso modo, prima e dopo una qualche operazione che abbiamo compiuto su di esso.
E questa operazione può essere una rotazione di un qualsiasi oggetto attorno al proprio asse.

Pensiamo, ad esempio, a un vaso: se lo ruotiamo il suo aspetto ci appare sempre lo stesso. In questo caso diciamo che il vaso è invariante sotto una qualunque rotazione attorno all’asse di simmetria, la linea immaginaria perpendicolare al tavolo che attraversa il centro del vaso.
Se, malauguratamente, il vaso è scheggiato in un qualche punto, nella rotazione attorno al proprio asse questa simmetria si perde, “è rotta”. In questo caso si parla di “simmetria spontanea rotta“, che come vedremo è alla base di importanti rivoluzioni concettuali nella fisica. (INAF)

In sostanza, quindi, la simmetria è un’invarianza di un sistema fisico sottoposto a un cambiamento, chiamato trasformazione di simmetria.

La invarianza è la proprietà posseduta da alcune funzioni di rimanere invariate (tali e quali) dopo l’applicazione della trasformazione stessa.
Per simmetria, quindi, si intende una particolare trasformazione che lascia invariato l’oggetto di partenza (da cui deriva l’altro nome con cui è conosciuta, ovvero invarianza).
In altre parole la simmetria garantisce che osservando un qualsiasi processo fisico in un sistema di coordinate spaziali o in un sistema nel quale le coordinate siano invertite rispetto al primo, il fenomeno si ripeta in modo identico, senza alcuna differenza.

Ci sono, poi, diversi tipi di trasformazioni di simmetria.
simmetrieSe invece il vaso è, per esempio, esagonale, l’invarianza sarebbe presente solo per rotazioni a scatti di 60 gradi (o multipli di 60 gradi); in questo caso è una simmetria discreta. Se poi immaginiamo di moltiplicare all’infinito i vasi, e di metterne uno in ogni punto dello spazio, le possibili simmetrie si ampliano. Possiamo ruotare tutti i vasi di uno stesso angolo, nel qual caso avremmo fatto una trasformazione globale, oppure possiamo decidere di ruotare ogni vaso di un angolo differente, realizzando così una trasformazione locale, o di gauge, che parleremo in altra occasione. (INFN).
Altra semplice simmetria è l’invarianza rispetto a rotazioni attorno ad un punto centrale (realizzata per esempio da un corpo sferico).

Di simmetrie di grande valore artistico la natura è piena di esempi, come nella architettura  che armonizzano e danno l’impressione della perfezione.
La simmetria si presenta come l’ordine, la semplicità, l’assenza di simmetria come la complessità come la molteplicità.

Allargando il discorso, la simmetria è anche uno dei fondamenti della fisica:  dei principi di conservazione (principio di conservazione dell’energia, della quantità di moto, del momento angolare ecc.) dimostrata dalla matematica Emmy Noether agli inizi del secolo scorso. Ma di questo non ne parleremo tanto è complessa, come non parleremo delle classificazioni della simmmetria: spaziotemporali (continue, discrete) ed interne (globali, locati-gauge).
Diciamo solo che la simmetria di traslazione in ogni direzione locale e per rotazioni attorno a qualsiasi punto dello spazio è detta simmetria euclidea ed è valida per i sistemi isolati pur costituiti da più corpi interagenti con forze che dipendono solo dalle distanze relative come ad esempio per il sistema isolato costituito dal Sole e di un pianeta che gli gira attorno. Ciò non è valido su scale non isolate come l’universo.

Fin qui sembrerebbe tutto facile e scontato, ma non è così.
La domanda in realtà è un’altra:

I fisici dicono che se l’universo fosse simmetrico, non dovrebbe esistere.

Allora perché esistiamo? E’ la sfida della nuova fisica.

cuccioloLa simmetria sarebbe bella ed apprezzabile in un contesto di non simmetria. La simmetria totale infatti potrebbe sconfinare nell’uniformità. Paradossalmente se fossimo tutti l’immagine l’uno dell’altro il mondo sarebbe piatto e noioso.
In altre parole, se da un lato è più semplice descrivere un mondo simmetrico, dall’altro la rottura della simmetria è vitale per la diversità, per la molteplicità, per la non conformità.

Allora perchè siamo diversi? Il motivo sta nella rottura della simmetria.

Rottura della simmetria.
Il XX secolo dai fisici è stato definito “il secolo della simmetria”, per l’importanza avuta da questo concetto nello sviluppo scientifico. Ma in realtà spesso non è una simmetria, è la violazione di una simmetria ad aprire nuove porte per la comprensione della natura.
Per la prima volta l’ideale della massima simmetria nella descrizione dei fenomeni fisici si scontra con il problema della diversità.

A lungo si ritenne che la natura fosse intrinsecamente simmetrica rispetto alle trasformazioni di carica (“C”), la parità o trasformate temporali (“P”) e le trasformate temporale (abbreviata con “T”).
La prima simmetria C consiste nell’associare a una particella elementare la sua antiparticella (invertendo il segno della sua carica elettrica). P è una trasformazione che inverte il verso degli assi spaziali (un po’ come vedere il mondo allo specchio). Infine, T inverte il verso dell’asse temporale, come se il tempo scorresse a ritroso, dal futuro al passato. La figura rende meglio il concetto.

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Quello che si vuole far passare è che nella nostra percezione quotidiana molti processi fisici appaiono invarianti (simmetrici), per esempio se guardiamo una partita di biliardo riflessa in uno specchio (trasformata P) non ci troviamo nulla di strano.
L’esperienza mostrò che le cose stanno altrimenti.

Ed ora un po’ di attenzione.
Alle scale più piccole tutto nell’universo può essere frammentato in pezzi fondamentali, chiamati particelle e antiparticelle. Il Modello Standard della fisica delle particelle, la teoria che riguarda questi pezzi fondamentali, descrive un piccolo zoo di specie conosciute, che si combinano in diversi modi per costruire tutta la materia che vediamo intorno a noi. Ci sono le cosiddette particelle elementari e particelle mediatrici di forza ovvero le particelle che tengono assieme la materia.

mesoniIn questo bailamme di particelle, i mesoni sono la causa di aver messo i fisici nei guai. Si scoprì che l’apparente distinzione tra destra e sinistra (simmetria P) non sarebbe stata dunque altro che il riflesso di un’asimmetria tra materia e antimateria (distinte dai segni delle cariche): ciò che è “destra” per la materia sarebbe “sinistra” per l’antimateria e viceversa.

Successivamente nei decadimenti dei mesoni K (sempre loro!) anche la simmetria CP è in realtà leggermente violata. Fu uno shock ancora maggiore del primo, e non facilmente superabile. Nessuna giustificazione teorica sembrava plausibile.

Molti nuovi e ingegnosi esperimenti in tutti i laboratori del mondo hanno nel frattempo messo in luce nuove manifestazioni della violazione di CP, molto evidenti nei mesoni B (“cugini” più pesanti dei mesoni K).

Ma c’è dell’altro (tanto per arricchire l’argomentazione).

Simmetria del gauge.
A livello della simmetria locale (simmetria del gauge) fu reso necessario introdurre una nuova interazione fondamentale che agisce in un nuovo spazio interno, quella relativa alle forze responsabili dei decadimenti radioattivi dei nuclei generata da nuovi messaggeri.
Si presentava però un problema apparentemente insormontabile: le simmetrie di gauge predicono inequivocabilmente che i messaggeri delle corrispondenti interazioni abbiano massa nulla (come il fotone), mentre i messaggeri delle interazioni deboli sono delle particelle molto pesanti chiamati bosoni W (W+ e W–) e Z0, la cui scoperta valse il premio Nobel a Carlo Rubbia nel 1984.

Come giustificare questo fatto?
La via d’uscita si chiama rottura spontanea di simmetria.
Che cosa provoca questa rottura? Ecco che entra in scena il famoso bosone di Higgs. Alcune componenti del bosone di Higgs nel momento della rottura spontanea della simmetria vengono ingoiate da W e Z0 per fornire loro la massa mentre rimane una unica componente fisica quella che comunemente chiamiamo bosone di Higgs.

Ma l’origine profonda di questa asimmetria della natura rimane tuttora un mistero, ancora più cocente in quanto si pensa sia alla origine del fatto che l’universo, nato con uguali quantità di materia e antimateria, si sia evoluto in modo da non lasciare oggi alcuna traccia di antimateria.

Ora se non avete capito non fatevene una ragione – interviene a questo punto il mio cane – d’altra parte sono concetti difficili da digerire anche per i fisici teorici, l’importante che abbia capito il mio amico chiwawa presunto inventore della teoria della simmetria dell’universo e voi l’essenziale.

Supersimmetria.
I fisici sanno che le particelle scoperte non possono essere tutto quello che c’è.
La supersimmetria è una teoria che si applica tanto al MS (Modello Standard) quanto alla Teoria delle Stringhe.
La supersimmetria ipotizza che a ogni particella conosciuta corrisponde una superpartner nascosta. Questa teoria ha avuto grande successo tra i fisici, perché permette di risolvere molti problemi che nascono quando si tenta di allargare la nostra concezione della meccanica quantistica, inoltre potrebbe chiarire il mistero della materia oscura dell’universo.

La teoria supersimmetrica (o SUSY da SUper SYmmetry) sviluppata a partire dall’inizio degli anni ’70 è un tentativo di dare un assetto unificato e per così dire più ‘ordinato’ al cosiddetto Modello Standard delle particelle elementari, risolvendo anche alcuni delle questioni insolute nelle teorie attuali.

In particolare SUSY ipotizza l’esistenza di una simmetria tra le due principali classi di particelle elementari conosciute: bosoni (mediatori) e fermioni (quark, elettroni, neutrini). E’ attraverso i bosoni che si esprimono le forze fondamentali della Natura, mentre i fermioni costituiscono i mattoni ultimi e fondamentali della materia. Le teorie supersimmetriche affermano che per ogni particella-forza (bosone) esiste in natura una corrispondente particella materia (fermione) e viceversa e predicono quindi l’esistenza di molte nuove particelle e fenomeni, che fino ad oggi però nessuno ha mai osservato. E i fisici teorici, per quanto innamorati di una teoria ‘così semplice ed elegante da dover essere vera’, cominciano a temere di dovervi rinunciare.

particelle

In breve, ogni particella subatomica nota formata da (E) elettroni, (P) protoni, (G) gravitoni, dovrebbe essere accompagnata da una corrispondente particella più pesante, detta (“S”) particella che però nessuno ha mai visto.
Poiché la teoria delle stringhe ipotizza che le S particelle esistono, bisogna trovarle e la loro scoperta sarebbe una scoperta colossale. Planetaria.
Ma anche se le particelle della super simmetria esistono sono probabilmente pesantissime al punto di non essere rilevate dagli odierni acceleratori.

Se nella prossima serie non ci sarà alcuna prova sperimentale, la teoria della supersimmetria sarà nei guai. La difficoltà di trovare le superpartner fa temere una crisi per i teorici, e potrebbe obbligarli a mettere in dubbio le ipotesi su cui il loro lavoro si è basato per decenni.

Il chiwawa è stato istruito.

In conclusione.
Se tutte le simmetrie fossero rispettate rigidamente, se la preziosa simmetria di gauge (locale), in particolare, non fosse “rotta” il mondo sarebbe tremendamente noioso e noi non saremmo qui a osservarlo. Il mondo che conosciamo, la sua varietà e la sua bellezza, il suo inafferrabile mistero, emergono proprio dal dialogo incessante tra simmetria e sua negazione.

(La rivista Asimmetrie n.11 dell’Infn è stata l’ispiratrice principale di questo articolo, alla quale si rimanda per tutti gli approfondimenti)

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L’uovo vegano

Diciamolo subito per fugare ogni fraintendimento. Non esistono uova vegane.
Allora perché questo post?
Aspettate e vedrete, c’è una cosa che ha a che fare con le galline che ve la devo per forza raccontate.

gallinaL’uovo è un alimento naturale di cui ci si può cibare direttamente o come ingrediente presente in numerosi piatti delle cucine di tutto il mondo.
Il più utilizzato è l’uovo di gallina, ma si consumano anche le uova di altri volatili: quaglia, anatra, oca, struzzo, eccetera.
Forniscono una grande quantità di proteine complete di alta qualità, che contengono tutti gli amminoacidi essenziali per gli esseri umani, e forniscono quantità significative di parecchie vitamine e minerali, compresa la vitamina A, riboflavina, acido folico, vitamina B6, vitamina B12, colina, ferro, calcio, fosforo e potassio. Sono inoltre uno degli alimenti singoli meno costosi contenenti proteine complete.

Bene, detto questo (anche troppo) sappiamo che i vegani non mangiano uova.
Apparentemente il motivo non dovrebbe essere quindi di origine alimentare o salutista perchè le uova sono un prodotto assolutamente naturale.
Molti non le mangiano per il suo contenuto di colesterolo. Ma è una debole scusa. In alcune nazione se ne cibano in abbondanza senza problemi, anche ogni mattina a colazione. Le hanno mangiate i nostri antenati, e non per questo cadevano stecchiti per terra come se mangiassero funghi avvelenati.

Sappiamo invece che si diventa vegano non tanto per motivi di dieta piuttosto dalla scelta di non mangiare carne per motivi  “missionari”. Si pensa infatti che ci sia una stretta connessione tra animalisti e vegani.
Le ragioni per questa scelta possono variare da una persona all’altra, ma alla base vi è la stessa motivazione: la volontà di non vedere uccidere gli animali, non farli soffrire, perchè esseri sensibili, che come noi possono provare sentimenti, sensazioni, emozioni. Poi se fa dimagrire, tanto meglio. Si prendono due piccioni con una fava.

Ok, nobili sentimenti, Ma cosa cavolo c’entrano le uova, vi state domandando?
Me lo sono chiesto anch’io.

Le uova, infatti, non vengono estratte uccidendo le galline, nè si comprendono le ragione di privarsi del latte dal momento che non si uccidono le mucche. Per raccogliere il miele non si uccidono le api.
Eppure i vegani rifiutano le uova, il latte, il miele e rifiutano tutto quello che ha pertinenza diretta o indiretta con gli animali. Anche l’abbigliamento di origine animale, lana, seta, pelli, pellicce, scarpe, borse. I più intransigenti sfociano nel fanatisco rifiutando di accoppiarsi con patners che mangiano carne.
Ovviamente ci sono i vegani fai da te, che non rispettono le regole per motivi di pura convenienza personale, ma costoro sono per lo più vegetariani, vegani di secondo livello. Poi ci sono i crudisti, una categoria a parte, che si sentono più vicini alle capre.
Insomma è un pluralità confusa e variopinta di più scelte: animalista, alimentare, salutista, etica, moda.

Qualcuno potrebbe dire chi se ne frega,  sono fatti loro.
Ebbene no, sono anche fatti di tutti noi quando rompono le scatole, specie quando infestano il web per diffondere il loro credo. Si sentono investite dalla missione di convincere il mondo intero a non mangiare carne. Spesso lo fanno offendendo e con molta cattiveria.
E’ bello essere vegan – dicono – E se lo sono io, lo possono essere tutti. Se non lo siete, siete degli incivili, non amate gli animali, non amate il mondo (non ho mai capito cosa c’entri il mondo). Sono coglioni chi mangia carne perchè si riempiono lo stomaco di cadaveri, ecc. ecc.

Pazienza – direte ancora voi – (e ce ne vuole tanta).
Ma, attenzione, perchè è arrivato il momento clù di questo post. Leggete quello che ho trovato sul web, oltrepassa ogni limite.

“Immagina il dolore quando le uova le escono fuori”.

Avete letto bene, qualcuno non mangia uova perché fare le uova procura dolore alle galline proprio lì, a quella loro parte posteriore.
E siccome queste persone sono di animo nobile e sensibile non le mangiano.

E il mio pensiero va alle donne quando partoriscono. Lì, sì che provano dolore, ma nessuna donna (anche vegana) rinuncia ad avere figli per questo.

Conclusione: non si finisce mai di meravigliarsi come le adesioni a certe alienazioni mentali partoriscano stupidaggini del genere.
Forse, chi lo sa, questa convinzione di non mangiare le uova deriva dall’essere stata gallina in altra vita e di avere ancora  affinità di cervello con esse. Questo resterà un mistero. Che la fisica difficilmente saprà risolvere.


 

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Infinito

infinito immagine

Sempre caro mi fu quest’ermo colle
e questa siepe, che da tanta parte
dell’ultimo orizzonte il guardo esclude
Ma sedendo e mirando, interminati
spazi di là da quella, e sovrumani
silenzi, e profondissima quiete
io nel pensier mi fingo, ove per poco
il cor non si spaura.

………….
e il naufragar m’è dolce in questo mare.

Giacomo Leopardi in questo idillio prende spunto dal paesaggio di Recanati, contemplato da un colle solitario, per raccontare un’avventura dell’anima: un viaggio fantastico nell’immensità, in cui il poeta si perde dolcemente.
Il poeta sta seduto di fronte a una siepe, che impedisce al suo sguardo di vedere l’orizzonte. Ma proprio questo ostacolo alla vista fa scattare in lui l’immaginazione, che lo trasporta in spazi sconfinati e immensi.

Mi dispiace deludere gli amanti della poesia, ma non è proprio di questo infinito che voglio parlare. Ma dell’Infinito con la i maiuscola.
Cos’è l’infinito? Ci avete mai pensato?
Avete mai provato a dare una dimensione all’infinito?

Qualcuno direbbe che l’amore è infinito, i matematici direbbero che i numeri sono infiniti, i cosmologi che l’universo è infinito, i religiosi che solo Dio è infinito.
E lo spazio in cui siamo immersi e il tempo che scorre sono infiniti?

Ma quanto mi ami? Tanto. Ma quanto tanto? Tanto tanto. Io di più. Di più quanto. Molto di più. Ma io ancora di più e …. bla, bla, bla all’infinito.
L’universo è infinito, ma Dio è ancora più infinito.
Insoma c’è sempre un infinito più infinito di qualsiasi altro infinito. Sarà vero? Scopriamolo.

Allora come definire l’infinito?
“L’infinito! Nessun altro problema ha mai scosso così profondamente lo spirito umano; nessuna altra idea ha stimolato così proficuamente il suo intelletto; e tuttavia nessun altro concetto ha maggior bisogno di chiarificazione che quello di infinito”. David Hilbert (1921)

Comunque vogliate approcciare il problema, non c’è una dimensione che possa dare l’idea di quanto grande possa essere l’infinito.
Quindi non trapanatevi il cervello, ci hanno già ragionato grandi pensatori e scienziati.
A noi non resta che districarci nei tentativi fatti per dare un significato al concetto di infinito. E tutti lo hanno fatto a modo loro.

Pensiero greco.
Il pensiero greco si è occupato fin dalle sue origini del concetto di infinito.
Da Platone ad Aristotele a Parmenide nell’antichità l’infinito veniva contrapposto alla realtà. La realtà “finita” veniva concepita come ordine, la perfezione, l’armonia, mentre “l’infinito” come la mancanza di misura e di determinazione.
Aristotele nega l’esistenza ontologica all’infinito: non può esistere una sostanza infinita. L’infinito è allora ciò che non ha un fine irraggiungibile, un “illimitato”. L’infinito veniva visto come una nozione di cui si fa solo un uso negativo per suggerire che una certa realtà non è compiuta e non può quindi essere abbracciata nella sua totalità.

La religione.
Poi arriva la religione monoteista e l’infinito assume un concetto metafisico.
Nella teologia mistica viene assunta così una particolare accentuazione di tale concetto di infinito come carattere peculiare di Dio che lo pone al di sopra di tutte le predicazioni.
Tommaso dirà che l’infinito coincide con l’essenza ontologica di Dio inteso come ens perfectissimus.
L’infinito è identificato in Dio stesso perchè è il tutto che comprende il tutto.
La svolta si avrà con Giordano Bruno che per primo ammette la possibilità dell’infinità dell’universo e dell’esistenza di più mondi.

La filosofia.
La filosofia moderna e contemporanea ha approfondito l’analisi dell’infinito staccandosi da una concezione metafisica attribuendogli una nozione quantitativa.
Già Cartesio nel 17simo secolo riprendeva la concezione aristotelica dell’infinito quantitativo come qualcosa di indeterminato ma attribuendogli però un concetto positivo.

Bene, ora entriamo nel vivo della questione. Non distraetevi.

Matematica.
Da Newton a Leibniz, poi, il concetto di infinito, da nozione paradossale, quasi incomprensibile, diviene una nozione sulla quale si può padroneggiare, sulla quale si può costruire un nuovo ampio settore di analisi per la matematica.
In pratica si dà inizio a quello che oggigiorno viene inteso come infinito:

un qualcosa che non ha una fine, non ha un confine, ovvero che non ha un limite.

Metto da parte tutte le menate dei paradossi: Achille e la tartaruga, il paradosso della dicotomia, dei segmenti incommensurabili, ecc. ecc. tirate fuori per spiegare cos’è l’infinito ma che non fanno altro che confonderci le idee e si finisce per non capire ugualmente niente. Le lascio tranquillamente a chi ha tempo per divertirsi coi giochini.

Gli insiemi.
L’infinito matematico nasce dalla teoria degli insiemi, che non sto a spiegare per quanto è noiosa, ma che pone come punto di partenza il concetto di insieme finito.
Un insieme è “infinito” quando non si può porre in corrispondenza biunivoca, elemento per elemento, con un insieme finito.
Avete capito?
No? Beh allora qualcosina sugli insieme dobbiamo dirla.

Insieme finitoE’ un insieme “finito” una collezione di figurine, un squadra di calcio, un elenco delle città di una provincia. Dove l’insieme delle figurine ha come elementi le figurine, l’insieme della squadra di calcio ha come elementi i singoli giocatori, l’insieme delle città i relativi nomi dei comuni.

L’insieme dei numeri (5, 10, 15, 20, …..) è un insieme “infinito”.
La retta è un insieme infinito di punti.

Come possiamo, dunque, spiegare in astratto cosa si intende per “insieme infinito”?
Un modo terra terra per definire un insieme infinito sarebbe questo:
è insieme “finito”, se i suoi elementi si possono contare esaurendo l’operazione del contare;
è insieme “infinito”, in caso contrario.

L’infinito non è dimensionabile con un numero perché ce ne sarà sempre un altro più grande.

Ora spieghiamo cosa significa corrispondenza biunivoca.
Esistono un casino di insiemi.
N=(1,2,3,4,5 …..) insieme di numeri naturali senza lo zero
Z=(…. -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 ……) insieme degli interi relativi
Q= insieme dei numeri reali: ossia tutti i numeri razionali e irrazionali (non sto a spiegare)
P=(2,3,5,7,11,13 …..) insieme dei numeri primi
E=(0,2,4,6,8,10 …..) insieme dei numeri pari
O=(1,3,5,7,9,11, 13, …) insieme dei numeri dispari
E così via…….

Esistono anche i sottoinsiemi.
Per esempio il sotto insieme della squadra di calcio è composto da difensori, i centrocampisti, gli attaccanti.
Il sottoinsieme è contenuto nell’insieme o ha intersezione con esso.

Ho capito, siete impazienti di sapere cosa significa corrispondenza biunivoca.
Un insieme di una squadra di calcio non ha corrispondenza con un insieme di numeri reali. Sono due cose separate, non relazionabili tra loro. Insomma i due insiemi non si intersecano, dicono i matematici. Non hanno nulla a che fare l’uno con l’altro, tanto per farla capire alla casalinga di Verona.

Ha corrispondenza invece l’insieme:
A=(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, ….)
Con l’insieme
B=(2,4,6,8,10,12,14,16,18,20, ….)
Perché ad ogni elemento di A corrisponde il suo doppio in B.

Non proseguo nel fare altri esempi altrimenti il mio cane si annoia e forse si incavola pure.
Quindi do la definizione matematica:

Un insieme si dice infinito se è possibile metterlo in corrispondenza biunivoca con una sua “parte propria”, cioè con un suo sottoinsieme.

Mi spiego meglio.
insiemeSappiamo che un insieme è composto dai suoi elementi, per esempio l’insieme S=(stagioni) è composto dagli elementi S=(primavera, estate, autunno, inverno)
Ad esso non corrisponde nessun insieme infinito S*=(1,2,3,4, …) che abbia corrispondenza con S pur volendo simbolicamente assegnare un numero alle stagioni. Come dire che nell’insieme chiamato spazio non c’è alcun insieme infinito che abbia come sottoinsieme o corrispondenza con le stagioni.

Ma a questo punto ecco la sorpresa delle sorprese.
Un insieme infinito è comparabile con un altro insieme infinito?
Per esempio l’insieme A1=(1,2,3,4,5,6, ….) è comparabile con l’insieme infinito A2=(2,4,6,8,10, …) che va all’infinito in maniera più rapida dell’insieme A1?
La matematica ci dice che esistono insiemi i quali hanno, a loro volta, un “grado di infinito” ancora maggiore di quello dell’insieme dei numeri reali assoluti.

Dato un “grado di infinito”, ne esiste sempre uno ancora maggiore, dunque “esistono infiniti gradi di infinito”.

In pratica esistono infiniti infiniti.
Sorpresi?

Limiti.
Ora un problemino mentale:
uno diviso zero quanto fa?

Ok, lo so che lo sapete. Ma ricordiamocelo.
Per facilità possiamo scrivere l’operazione come 1/b, ovvero 1 diviso b che diventa sempre più piccolo fino ad arrivare a zero.

Ma questo equivale a dire:
qual è il limite di 1/b con b tendente a zero?
E’ facile provare che la frazione tende all’infinito. Infatti 1/1=1; 1/0,1=10; 1/0,001=1000=103, 1/0,000001=106 cioè un numero sempre più grande  e così di seguito.

Il limite di 1 con b che tende a zero è uguale a infinito. Una quantità indefinita.

Bene, ora una cosa che vi sorprenderà.
Consideriamo la frazione a/b dove b può essere un numero positivo e negativo.

Con b che tende a 0 da destra (positivo) la frazione tende a infinito positivo.
Infinito positivo

 

Con b che tende a 0 da sinistra (valori negativi) la frazione tende a infinito negativo.
Infinito negativo

 

Dove il simbolo ∞ in matematica sta per infinito.
Quindi sorpresa delle sorprese:

gli infiniti possono essere positivi e negativi.

Sì, vabbè – mi dice il mio cane che non è abituato a questi ragionamenti – ma cosa significa che un numero tende ad infinito?

funzione01Hai ragione – rispondo – allora devo introdurre un altro concetto sull’infinito.

Tendere ad un numero significa avvicinarsi senza mai raggiungerlo.

Ci sono funzioni che tendono ad un numero finito senza mai raggiungerlo come può tendere ad una dimensione infinita senza mai raggiungerla.
Faccio un esempio banale: provate a fare le operazioni di questo insieme A=(1/2, 1/4, 1/6, 1/8, …). Vi accorgere che troverete sempre un numero più piccolo ovvero un numero tendente a zero, ma senza mai raggiungerlo.
In matematica si dice che zero e’ un punto di accumulazione per questo insieme: infatti per quanto io possa prendere piccolo un intervallo che contenga zero ci sara’ sempre un punto della successione diverso da zero contenuto nell’intervallo (anzi ce ne saranno infiniti)

Cosmologia
Ecco, finalmente – mi dice il mio cane – ora entriamo in un campo che mi è più familiare e più comprensibile. L’universo è finito o infinito? E se è infino quanto grande è l’infinito?

Vacci piano, amico – rispondo – la cosa non è così semplice come sembra. Nessuno sa se  l’universo è finito o infinito, tanto meno quanto è esteso. Il dibattito è accesissimo. Se poi ci mettiamo dentro anche le teorie che ipotizzano infiniti universi, allora la incertezza è massima.
Lasciamo da parte quest’ultime teorie che per ora ci confondono solo le idee.

big-bang3Prendiamo per buona la teoria del Big Bang.
C’era una volta un punto singolare a pressione e temperatura infinita.
Ecco, come vedi, il nostro concetto di infinito c’entra sempre. Diciamo che all’origine c’era un punto a pressione e temperature tanto elevate da non potere essere dimensionate.
Tutto ad un tratto, per ragioni che non conosciamo, questo punto esplode. O meglio si espande violentemente come dicono i fisici.
C’è un momento in cui l’espansione è stata tanto rapida che una parte dell’universo ha preceduto la luce. Ovvero una parte dell’universo è andato oltre l’universo che conosciamo e che vediamo. Non lo vediamo perché non è raggiunto dalla luce, e mai lo vedremo.

Quanto è grande questo universo invisibile – mi domanda ancora il mio cane.
Non esistono calcoli in questo senso. Ma ci sono delle considerazioni. Se l’universo è vecchio di 13,8 miliardi di anni ed è ancora in espansione, forse anche in crescente accelerazione, allora è ipotizzabile che anche l’universo invisibile, l’universo nero, ha continuato ad espandersi e continua ad espandersi a velocità sempre maggiori.
Si pensa che sia almeno 40/50 volte più esteso dell’universo visibile.

Quindi – prosegue il mio fedele amico –possiamo dire che esiste un universo infinito contenuto in un universo più infinito.
Beh, detta così può sembrare giusto.

Ed oltre questo universo nero c’è un qualch’altro universo? – mi domanda il mio amico a quattro zampe.
Lì c’è il nulla – rispondo – perchè non c’è uno spazio nè un tempo. Entriamo in un altro concetto inesplorato. Praticamente il confine dell’universo nero è il limite massimo degli universi infiniti. Volendo far viaggiare la fantasia possiamo dire che tutti gli universi infiniti, visibili e invisibili, hanno il confine dove termina l’universo nero. In un certo senso, esite un unico universo infinito, ma finito.

Infiniti universi

Ma il ragionamento non è ancora completo perchè abbiamo trascurato un’altra parte che appartiene sempre all’universo dell’infinito: il mondo infinitamente piccolo dell’atomo.
Qui entra in ballo la meccanica quantistica, dove le dimensioni atomiche sono governate da leggi che nessuno ha scritto finora, solo teorizzate. Tanto vale non entrarci.

Ultima considerazione e poi chiudiamo per davvero: lo spazio e il tempo sono infiniti?

Spazio e tempo.
Sull’argomento ci sarebbe molto da dire, ma non so se il mio cane lo sopporterebbe.
Allora diciamo solo l’essenziale.

Einstein con la sua teoria della relatività ristretta ha sconvolto e ribaltato ogni concezione che avevamo sullo spazio e sul tempo. Lo spazio e il tempo sono un tutt’uno, legati. Al dilatare dell’una si restringe l’altra.  Ovvero se l’una è nulla l’altra è infinita.

Non ci credete?
Siccome lo scorrere del tempo è la distanza tra due eventi (t2-t1)=Δt, la legge della relatività ci diche che:
tempo relativistico

Con β=v/c (v è la velocità con cui ci muoviamo e c la velocità della luce)
Ora:
Per v=0 o per v<<c il tempo è la distanza cronometrica tra due eventi.
Ora per gli stessi eventi ma per v=c  Δt=∞, ovvero la distanza cronometrata è infinita. Difficile da comprendere, ma è così, ce lo dice uno, Einstein, molto ma molto più bravo di noi.

Nel mezzo c’è tutta una varietà di tempi diversi l’uno dall’altro pur legati allo stesso evento a seconda la velocità con cui ci muoviamo. Ricordiamoci che noi siamo immersi in un universo con spazio e tempo distori che è in costante accelerazione , in uno spazio che ha velocità relative in ogni suo punto.

In sintesi.
Non c’è un “adesso” dell’universo e non c’è un tempo unico per tutti. Ogni luogo, ogni oggetto, ogni storia ha il suo proprio tempo e questi tempi non sempre combaciano.
Anzi, in generale non combaciano. Orologi eguali possono indicare durate diverse, se si muovono in modo diverso, anche infinite.

Conclusione.
Quello che abbiamo capito fin qui ci porta a concludere che non esite una dimensione dell’infinito, nè ancora c’è una definizione univoca che abbraccia tutte le branche della scienza. Ognuno si faccia la sua idea, a libera scelta. Per ora.


 

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Anello di Einstein

Viene chiamato strong lensing gravitazionale.
Lo strong lensing gravitazionale è l’effetto prodotto da un oggetto celeste di grande massa, come ad esempio una galassia, quando si trova lungo la linea di vista tra una sorgente luminosa e l’osservatore.

E’ l’immagine distorta di una galassia molto distante, che è definita “sorgente”, e la distorsione è prodotta dalla flessione dei raggi luminosi provenienti dalla sorgente a causa del forte campo gravitazionale di una galassia massiccia chiamata “lente”, che proprio come una comune lente si trova tra la sorgente e l’osservatore.
Quando l’interposizione è pressoché perfetta, allora la luce della galassia posta dietro si dispone a anello. Un anello che circonda la lente gravitazionale.

Anello di Einstein

L’immagine ottenuta dalla “Dark Energy Camera” (DECam) del telescopio da 4 metri Blanco presso il Cerro Tololo Observatory, in Cile, ce la mostra proprio com’era allora: una galassia blu popolata da giovani stelle che si stanno formando a ritmo vertiginoso.

L’effetto lensing è utilizzato spesso per osservare oggetti lontanissimi, altrimenti difficili da raggiungere con i telescopi a terra od orbitanti di cui siamo oggi dotati. In questo caso, la galassia sorgente è a 10 miliardi di anni luce di distanza da noi, ma a causa dell’espansione dell’Universo questa distanza era minore quando la sua luce è iniziato il suo viaggio verso di noi, e ha impiegato circa 8,5 miliardi i anni per raggiungerci.

Secondo la Teoria della Relatività Generale formulata da Einstein infatti, qualunque corpo celeste dotato di massa provoca una deflessione dei raggi luminosi che passano nelle sue vicinanze per effetto della sua forza di attrazione gravitazionale. In caso di particolare allineamento tra sorgente luminosa, “lente gravitazionale” e osservatore, la luce della sorgente viene focalizzata, analogamente a quanto succede quando si utilizza una normale lente, e la sorgente ci appare molto più luminosa di quanto sia in realtà.

Secondo te – mi domanda il mio cane – la casalinga di Verona avrà capito cos’è lo strong lensing gravitazionale.
Lo scopriremo. Più chiaro di così ….

(fonte: MediaInaf)

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Gluoni

Quark nei protoni e neutroni

Da decenni i fisici sanno che particelle chiamate “gluoni” mantengono integri i protoni e neutroni e di conseguenza l’universo.

Tuttavia i dettagli di come agiscono i gluoni sono ancora sorprendentemente misteriosi.
Ma cosa sono questi gluoni? E se in un certo senso tengono assieme l’intero universo, come fanno?

La prima risposta ce la possiamo dare guardando in noi stessi.
Il nostro corpo è materia ed è comporto di molecole organiche ed inorganiche, che a loro volta sono formati da atomi e gli atomi da altre particelle più piccole che legate tra loro compongono il contenuto del nucleo: i protoni e neutroni. Mentre i neutroni hanno carica nulla i protoni hanno carica positiva. Le particelle che li compongono sono i quark.
Ogni protone e ogni neutrone di un atomo contengono tre quark che in qualche modo sono tenuti insieme. C’è da dire che oltre a questi tre quark appaiono e scompaiono altre coppie di quark e ad altre particelle fantasma che emergono e scompaiono misteriosamente.

In sostanza il nostro corpo si mantiene compatto perché in qualche modo i quark sono uniti da una forza che i fisici chiamano “interazione forte” o ”forza nucleare forte”. (La forza nucleare forte fu originariamente ipotizzata da Ettore Majorana).

Ma questa forza resta comunque enigmatica.
L’interazione forte è una delle quattro forze fondamentali della natura, insieme alla gravità, elettromagnetismo e interazione debole.
Di queste quattro forze, l’interazione forte è di gran lunga la più intensa ma agisce solo su scale atomiche.

Se vi state domandando se ora vi faccio una lezione su questa forza vi sbagliate.
Quello che voglio dire per arrivare alla storia dei gluoni, è che questa forza agisce in modo sorprendente e al di fuori delle normali regole che governano l’attrazione tra i corpi.

Secondo la meccanica classica la distanza cui può estendersi l’effetto di una forza è inversamente proporzionale alla distanza delle masse. Ovvero si indebolisce con l’aumentare della distanza, ma ha una portata infinita. Un corpo sulla Terra risente di una lievissima attrazione da parte di un corpo sulla Luna, tanto per fare un esempio.
Invece la portata dell’interazione forte non si estende al di fuori dei nuclei degli atomi. E’ come se fosse una proprietà dovuta a qualcosa altro che risiede nei neutroni e nei protoni e tiene incollati i quark.
Quindi chi tiene assieme i quark?

Si capisce che l’interazione forte non è dovuta alla interazione tra le sole masse.
Per farla breve, la teoria corrente (Modello Standard) ci dice che in natura oltre alle particelle elementari, i quark, elettroni e neutrini, esistono delle particelle speciali che sono i principali responsabili delle quattro forze fondamentali. Vengono chiamate mediatori di forza.

Gluoni
I gluoni sono particelle, apparentemente prive di massa, che trasmettano la più intensa forza di tutte le forze e considerati i mediatori della forza nucleare forte.
La peculiarità dei gluoni e quindi delle interazioni forte è dovuta al fatto che sembra che attraggano i quark con tanta più intensità quando più si allontanano. I quark si attraggono in maniera anelastica a vicenda. Debolmente quando sono vicini, ma su distanze maggiori si attraggono maggiormente in quanto non si notano quark liberi.

Cosa significa che si attraggono in maniera anelastica?
Quark e gluoni 4Possiamo immaginare i quark come collegati da un elastico o da una molla. Quando i quark sono vicini l’elastico non esercita alcuna interazione e sui quark non agisce alcuna forza; ma quando si allontanano la tensione dell’elastico li trattiene.

Le cose in realtà sono più complicate.
L’azione elastica, ossia la interazione forte, esercitata dai gluoni è descritta dalla teoria cromodinamica quantistica dal punto di vista matematico (che tratteremo in altra occasione). Si ritiene che l’interazione forte è collegata ad una proprietà nota come “carica di colore”.

Sintetizzando al massimo possiamo dire che sia i quark che i gluoni sono dotati di una carica di colore (che non è altro il cambiamento di aspetto) ogni qual volta quark e gluoni interagiscono.
Non solo i quark si passano i gluoni tra loro per legarsi cambiando colore, ma anche gli stessi gluoni se ne scambiano.

I fisici pensano che proprio queste interazioni tra gluoni siano alla base del motivo per cui l’interazione forte diventa più debole da vicino, più intensa da lontano e essere assente al difuori dei neutroni e protoni come se fossero confinati nel loro interno.
I fisici pensano che proprio queste interazioni impegiscano che i quark dei protoni caricati positivamente e che tenderebbero a respingersi, vengono tenuti assieme.

APPROFONDIMENTI (leggeri)

Per quelli che sono arrivati fin qui e non sono scappati via aggiungiamo qualcos’altro di molto interessante, da leggere per capire meglio come funzionano le cose alle dimensioni sub-atomiche.
Quark e gluoni3Nell’imaginario classico di un atomo gli elettroni orbitano attorno a un nucleo di protoni e neutroni formati da tre quark ciascuno ed un numero imprecisato di gluoni.
E fin qui tutto va bene.

La Cromodinamica Quantistica (QCD) ci dice che il numero di quark e gluoni all’interno del protone può cambiare notevolmente in quantità variabile svolazzando in giro come farfalle, comparendo e scomparendo. Si formano anche coppie di quark e antiquark chiamati pioni ed altre particelle chiamte mesoni, anch’esse mediatrici della interazione forte, composti da un quark e antiquark.

Alcune simulazioni fanno ritenere che possano formarsi nuovi adroni esotici (particelle normalmente formate da quark) chiamate “glueball” (palle di colla) che contengono esclusivamente gluoni oppure particelle ibride composte da legami quark-antiquark-gluone. Ultimamente sono state scoperti tetraquark e pentaqurk, particelle con quattro e cinque quark. Le glueball non sono ancora state osservate.
Il risultato è una “schiuma quantica” di particelle che appaiono e scompaiono.

glueball pioni tetraquark

Ed ora attenzione perché state per scoprire il bello su questa storia dei misteriosi gluoni.

Succede che quando protoni e neutroni raggiungono velocità estreme i gluoni all’interno dei protoni si scindono in coppie di nuovi gluoni, ognuno con energia inferiore al genitore. I gluoni figli, a loro volta, ne generano altri, con energia ancora minore.
Secondo la QCD questo fenomeno potrebbe durare all’infinito, ma sappiamo che non è così.

gluoni 1

Se i gluoni continuassero a procreare altri gluoni come una macchinetta di popcorn i protoni scoppierebbero. In altre parole il protone diventerebbe instabile e collasserebbe. Di conseguenza l’intero universo.

Ed ecco che la natura ci mette una pezza.
Sembra che la natura imponga una specie di soglia massima quando i gluoni diventano molto numerosi all’interno dei protoni e cominciano a sovrapporsi.
E’ come se quando il numero dei gluoni aumenta qualcosa li faccia diminuire raggiungendo uno stato stazionario di scissione e ricombinazioni detto “saturazione” dei gluoni, il che riporta sotto controllo la macchina per il popcorn.

Plasma di quark e gluoni.
Fin qui abbiamo descritto il contenuto dei neutroni e protoni, cosa succede se i nuclei atomici collidono a velocità prossime a quella della luce?
Il contenitore dei neutroni e protoni va in frantumi. I quark e gluoni in essi confinati si liberano creando uno sciame di quark e gluoni che liberano a loro volta l’energia di legame sotto forma di un plasma.
Questo plasma è lo stato esotico della materia più calda mai creata sulla Terra simile alle condizioni dell’origine dell’universo.

Ok, io ho finito. Non è tutto, ma quasi.
Ora ne sapete abbastanza per avere una buona idea di ciò che avviene all’interno dei neutroni e protoni.

Il mio cane che ha letto tutto mi sembra compiaciuto quasi che mi voglia dire che stavolta anche la casalinga di Verona abbia capito.
Uhm!

(Mia elaborazione da una rivista di “Le Scienze”)

 

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