La fisica è la scienza che studia i fenomeni naturali al fine di descriverli misurandone le proprietà (o grandezze) e stabilendo tra queste relazioni matematiche (leggi).
L’Astrofisica è la branca dell’astronomia o della fisica che studia le proprietà fisiche, ovvero tutti i vari fenomeni della materia celeste.
Sto lavorando per una selezione degli articoli di maggiore interesse. Tutti gli articoli sono sulla colonna laterale a destra.
INDICE
La fisica delle particelle ha acquistato una struttura concettuale coerente, confermata da un gran numero di evidenze sperimentali, grazie alle altissime energie raggiungibili con i moderni acceleratori di particelle. Si pensa che attraverso lo studio della materia alle alte energie si possa arrivare a simulare i primi istanti dell’Universo e a scoprire il comportamento della materia nel momento del Big B. 
Massa
Nel linguaggio comune le parole “peso” e “massa”
si usano come se fossero sinonimi, in realtà si tratta di due grandezze fisiche differenti e solo la seconda è una caratteristica intrinseca degli oggetti.
Qual’è allora la differenza?
Crepe nella tavola periodica (1)
Mendeleev lasciò diverse posizioni vuote nella sua tavola, e fece l’audace previsione secondo cui un giorno sarebbero stati scoperti nuovi elementi che avrebbero riempito quelle posizioni.
Crepe nella tavola periodica (2)
Tutti gli elementi fino al 116, più l’elemento 118, entrati ufficialmente nella tavola periodica solo nel dicembre del 2015, erano già stati scoperti, e il 117 ha riempito l’ultima casella vuota rimasta nella riga più in basso.
Entanglement
Quella che vedete è la equazione di Paul Adrien Maurice Dirac, una delle più belle equazioni della fisica, che descrive il fenomeno dell’entanglement.
Il momento angolare dei fotoni.
Come immaginate che viaggino i fotoni. A gran velocità in moto rettilineo schizzando in ogni direzione – penserete.
In gran parte è vero. Viaggiano alla velocità di circa 300 mila chilometri al secondo e nessun’altra particella li può superare.
Energia
In altri termini nel momento in cui un corpo subisce uno spostamento ad opera di una forza si compie un lavoro.
La teoria del tutto: (1) conflitto relatività generale e meccanica quantistica.
Se credete fermamente nella creazione biblica dell’universo e rifiutate ogni approccio della scienza per capire l’universo e le sue leggi, questo articolo e i successivi non fanno per voi.
Teoria del tutto: (2) Stringhe e Modello Standard.
Per i fisici unire la meccanica quantistica con la relatività generale sarebbe una scoperta che produrrebbe una singola teoria matematica in grado di descrivere tutte le leggi del nostro universo.
Conferma della teoria delle Stringhe.
Nel 1973 solo pochi fisici lottavano contro l’oscura formula di questa teoria.
Le dimensioni nascoste.
In ogni granello di sabbia ci sono miliardi di minuscoli atomi. Ogni atomo è costituito da elementi più piccoli. Secondo la teoria delle stringhe la catena non si interrompi qui.
M stringhe e multi-universi, super simmetria.
Nel corso degli anni i fisici teorici delle stringhe avevano elaborato non una sola teoria, bensì 5 diverse versioni della stessa teoria.
Le costanti della fisica e il principio antropico (1).
Lo sforzo di tutti gli scienziati è quello di descrivere l’universo formulando ipotesi e teorie sotto forma di leggi universali e formule, con l’obiettivo di raggiungere una conoscenza della realtà nel modo il più oggettivo possibile.
Quaternioni e numeri immaginari.
Per semplificare e sbrogliare questa complicata matassa, i quaternioni trovano un’importante applicazione nella modellizzazione delle rotazioni dello spazio.
Qui, Quo …. Quark.
Fino al 1965 si pensava che i protoni e i neutroni fossero particelle “elementari” cioè non ulteriormente scomponibili.
Spin.
Lo spin è una proprietà intrinseca delle particelle e può essere interpretato come un momento angolare.
Tetraquark e Pentaqurk.
Era luglio 2015 quando il super acceleratore del CERN a Ginevra, ha riportato la scoperta di una classe di particelle esotiche note come pentaquark, particelle a cinque quark.
Tokamak: energia del futuro.
l nome deriva dal russo to(roidalnj) ka(mera) mak(kina) e significa “macchina (per fusione nucleare) a camera toroidale”, dove il toro in geometria è una figura tridimensionale a forma di ciambella.
Il neutrino trasformista.
Secondo il Modello Standard, che rappresenta oggi la “mappa” della fisica delle particelle, il neutrino non dovrebbe essere dotato di massa.
Ultimo scattering dei fotoni.
Ora la domanda da farci è se possiamo osservare l’universo nel corso della sua evoluzione e tracciare gli stadi attraverso i quali è passato, dalla sua infanzia sino ad oggi.
I neutrini primordiali.
I neutrini sono particelle piccolissime con carica nulla. Una trottola fatta di niente! Ma molto comune nel nostro Universo!
Il mistero dei muoni (1) Parte prima.
Inizialmente era stata ipotizzata la possibilità che il muone fosse uno stato eccitato dell’elettrone, il che significa che è instabile ed entro breve tempo deve trasformarsi o decadere.
Il mistero dei muoni (2)
Da tutto lo spazio arrivano verso la terra i raggi cosmici che, appena entrano negli strati superiori dell’atmosfera, producono moltissimi muoni.
La particella Xi.
La particella appartiene alla famiglia dei barioni, la stessa di cui fanno parte protoni e neutroni che costituiscono la materia visibile, e come tutti i barioni è composta da tre quark.
Gluoni e Cromodinamica Quantistica (QCD)
Da decenni i fisici sanno che particelle chiamate “gluoni” mantengono integri i protoni e neutroni e di conseguenza l’universo.
Alla ricerca della nuova fisica.
Gli scienziati sono alla ricerca di particelle ancora non scoperte che possono chiarire come funziona la natura su scale sub atomiche.
Interazione debole.
La interazione (forza) debole è responsabile del decadimento beta dei nuclei atomici, associato alla radioattività.
La particella di Dio.
Probabilmente pochi sanno esattamente che cos’è, ma tutti sanno che c’è: è il bosone di Higgs, la famigerata particella di Dio, teorizzato nel 1964 da Peter Higgs.
C’è un bosone di Higgs di troppo.
Secondo gli scienziati, si tratterebbe di importanti indizi a favore dell’esistenza di una nuova particella: “un bosone, ma non necessariamente simile a quello di Higgs” che decade in due fotoni di massa uguale.
Il destino dell’Universo nelle mani del bosone di Higgs.
Il destino dell’Universo, in termini di “stabilità” o “instabilità”, dipende criticamente dalla massa del bosone.
Il tempo – (1) Il tempo dopo il tempo.
Bene, se credete che il tempo è semplicemente la misura dello scorrere lineare ed uniforme degli avvenimenti, allora quello che state per leggere vi darà molto da pensare.
Il tempo – (2) Da Newton alla Gravità Quantistica.
Una delle maggiori conseguenze della teoria della relatività è che due eventi che sono simultanei in un sistema di riferimento possono non esserlo in un altro, ma nulla è stato detto sulle masse, sulla interazione delle masse.
Il tempo – (3) Il tempo prima del tempo.
Senza dubbio Einstein ha stravolto il concetto del tempo come noi ce lo immaginavamo, spogliandolo da ogni concetto metafisico e dandogli un significato tutto fisico.
Onde gravitazionali.
La gravità la sperimentiamo tutti i giorni osservando gli oggetti che cadono “attratti” dalla terra (forza peso) e dal semplice fatto che teniamo i nostri piedi ben piantati per terra senza fluttuare per aria.
Onde gravitazionali, perchè sono importanti.
Gli scienziati sanno da tempo che esistono in virtù di una serie di osservazioni indirette che confermano con precisione le previsioni della teoria di Einstein.
Trovate le onde gravitazionali.
È stata la collisione tra due buchi neri avvenuta oltre un miliardo di anni fa a provocare il primo segnale delle onde gravitazionali mai scoperto.
Come sono state trovate le onde gravitazionali.
L’onda gravitazionale è una “increspatura” dello spazio-tempo (vanno sempre a braccetto). Una deformazione che comprime e allarga lo spazio, come se fosse una tela elastica, causata da una grande massa in movimento.
L’onda perfetta.
Quella rilevata non è stata una onda qualsiasi. E non è stata nemmeno una cosa semplice rilevarla.
Campo di punto zero.
A -273 gradi Celsius nel vuoto cosmico, secondo la fisica Newtoniana, tutto il movimento atomico e molecolare dovrebbe cessare e non si dovrebbe misurare energia.
Cos’ha di speciale la velocità della luce?
E’ possibile viaggiare con velocità superluminali?
Gira e rigira ci troviamo a parlare sempre della velocità della luce.
Che fine fanno gli oggetti che cadono nel buco nero?
Per come viene attualmente concepito, l’orizzonte degli eventi di un buco nero è il punto in cui anche la luce non può sfuggire alle grinfie gravitazionali della singolarità che, quindi, apparirà come una sfera nera nello spazio.
La radiazione di Hawking.
La materia che cade nel buco nero non avendo alcuna possibilità di ritorno perde ogni significato fisico. Un paradosso, se vogliamo, dal momento che la teoria quantistica afferma che ogni processo fisico può evolvere al rovescio.
Il paradosso dei buchi neri.
Alla metà degli anni settanta, Stephen Hawking fece una serie di scoperte inquietanti, secondo cui i buchi neri potrebbero evaporare, o anche esplodere, e distruggere tutta l’informazione sulla materia caduta al loro interno.
Oltre i buchi neri.
I buchi di tarlo sono un cunicolo, ovvero una specie di scorciatoia che permetterebbe di viaggiare da una parte all’altra dell’universo attraverso le pieghe dello spazio e del tempo superando i limiti imposti dalla velocità della luce.
Viaggiare nel tempo si può?
Le leggi della relatività generale ammettono che i viaggi nel tempo sono teoricamente possibili. Esse mostrano che il tempo è percepito in modo diverso a seconda di dove ci si trovi nell’universo e di come ci si sposti.
Viaggiare nel buco di tarlo.
Un wormhole, che letteralmente si traduce appunto buco di tarlo, è per dirla in parole povere un modo pittoresco per chiamare un fenomeno fisico, noto scientificamente come Ponte di Einstein-Rosen.
Di universo in universo.
Utilizzando l’immagine più profonda nella banda dei raggi-X, gli astronomi hanno trovato la prima evidenza diretta che i buchi neri super massicci erano comuni durante le epoche primordiali della storia dell’Universo.
Il mistero delle WIMPs
Diciamo subito che sono particelle. O per meglio dire, sarebbero dovute essere delle particelle particolari. Ma per capire bisogna raccontare un po’ tutta la storia partendo dalla ipotesi della loro esistenza.
Materia oscura di nuovo tipo: WIMP.
Nessuno sa di che cosa sia fatta la materia oscura. Nessuno l’ha mai osservata.
Eppure c’è. Così dicono gli scienziati.
Materia oscura di nuovo tipo: a doppio disco DDD.
La DDDM ruoterebbe intorno al centro della galassia avvolgendola e determinerebbe la formazione di un sottile disco nel piano galattico, così come avviene per la materia ordinaria.
Energia oscura e energia repulsiva.
Dalla fine del secolo scorso, le osservazioni dello highredshift delle supernovae di tipo-I hanno inaspettatamente mostrato che l’espansione cosmica è attualmente in una fase di accelerazione. La causa fisica è sconosciuta.
Il più grande errore di Einstein
Nel 1915 Einstein concluse la sua teoria della Relatività Generale con la famosa Equazione di Campo, con la quale descrive l’evoluzione dell’Universo.
Indietro nel tempo non si torna.
Mi dispiace per coloro che ancora pensano che si possa viaggiare avanti e indietro nel tempo comodamente seduti a bordo di una astronave o della propria automobile.
La costante di Hubble spiegata al mio cane.
Nel 1929, Hubble, compie un’altra scoperta fondamentale in campo cosmologico: più le galassie sono distanti, più si allontanano velocemente dalla Terra. Scopre quindi la relazione, nota come Legge di Hubble tra la distanza della galassia e la sua velocità di recessione.
L’energia oscura c’è o non c’è?
Sui siti specializzati circola una domanda: l’energia oscura è un falso problema?
Massa infinita o massa zero.
A quale valore tende la massa alla velocità della luce?
Polarizzazione primordiale B: fermi tutti.
Secondo la relatività generale di Einstein un evento così violento (Big Bang) avrebbe generato delle spaventose onde gravitazionali, disturbi dello spazio tempo che si propagano nello spazio come onde. Ma siccome non siamo stati in grado di rilevarle direttamente si è cercato di trovarle proprio sulla radiazione cosmica di fondo.
Il mistero 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.
Un Large Hadron Collider più potente per confrmare la super simmetria.
Dopo una pausa di due anni per gli aggiornamenti il Large Hadron Collider, costruito dall’Organizzazione europea per la ricerca nucleare situato presso il CERN di Ginevra sarà due volte più potente.
Protone quanto sei piccolo?
Esperimenti su una forma esotica di idrogeno avevano già trovato una forte discrepanza con la dimensione accettata nel 2010. Ora, le prove di un gruppo tedesco e russo indicano un valore più piccolo per la dimensione del protone anche nell’idrogeno ordinario.
Bomba nucleare e bomba all’idrogeno.
Il mondo ha tremato alla notizia che la Corea del Nord ha dichiarato di aver testato con successo il 6 gennaio 2016 il suo primo ordigno termonucleare, una bomba all’idrogeno che avrebbe provocato un sisma di magnitudo 5.1.
Il fotone oscuro.
Il fotone oscuro è una particella ipotetica, simile al fotone delle onde elettromagnetiche ma con una piccola massa, prevista da alcuni recenti modelli teorici che descrivono la materia oscura.
Cromodinamica Quantistica.
Il termine “cromo” indica che le forze agiscono tra cariche di “colore” e non tra cariche elettriche, come nell’elettrodinamica quantistica.
La teoria delle stringhe: la rivincita.
Tutte le particelle elementari che compongono la materia e tutte le forze fondamentali della natura sono in realtà minuscole corde vibranti. L’universo in questa visione è come una grande sinfonia.
Orbitali, modello atomico probabilistico.
Di ogni elettrone possiamo definire lo spazio o la nuvola tridimensionale attorno al nucleo all’interno della quale abbiamo una elevata probabilità di trovare l’elettrone.
I domini magnetici spiegati ai miei amici al bar.
Per capire i fenomeni magnetici bisogna partire dal presupposto che ad ogni atomo o molecola della sostanza magnetica, sia associato un momento magnetico (M).
L’elettrone possiede, oltre alla carica elettrica, un momento magnetico intrinseco.
I quark sono veramente i mattoni della materia?
Ed ecco, allora, un’altra bella domanda: cosa significa indivisibile. E cosa si intende per particelle fondamentali per la fisica? I quark sono particelle fondamentali?
Tra queste c’è “l’assione”, senza carica e con massa miliardi di volte inferiore a quella dell’elettrone, teorizzata per compensare certi aspetti legati alla cromodinamica quantistica.
Materia e antimateria.
Quando una particella interagisce con la sua antiparticella avviene un’annichilazione, cioè un’interazione che converte entrambe in radiazione elettromagnetica.
Diciamolo subito: nessuno ha la più pallida idea di cosa sia la materia oscura e di cosa è fatta. La sua presenza “sarebbe” testimoniata dai suoi effetti sulle galassie.
Gravità modificate
Ultimamente, in effetti, alcune prove astrofisiche, come recenti osservazioni sulla gravità nelle galassie, favoriscono le teorie della gravità modificata rispetto alla materia oscura. I fisici devono abbandonare i pregiudizi e riesaminare questa idea trascurata.
Entropia in due parole.
Il concetto di entropia è un concetto complicato e molti si fermano al suo significato scolastico che si identifica con il caos o il disordine.
Tutti i numeri della fisica.
Una raccolta di immagini e didascalie che ripercorrono i numeri importanti della materia, pillole di informazioni che l’INFN mette a disposizione del pubblico che ogni mese può scoprire dati e teorie che studiano il mistero dell’universo.
Perché il cielo notturno è buio.
A grandi distanze il moto di espansione dell’Universo è tale da determinare una velocità di recessione delle galassie addirittura superiore a quella della luce.
La natura granulare dello spazio tempo. La costante di Plank.
La giustificazione di questi granuli sarebbe compresa nella teoria quantistica, ovvero dell’estremamente piccolo. Nell’infinitamente piccolo prevalgono i fenomeni discreti.
Infinito. L’universo nero. Spazio e tempo infiniti
Cos’è l’infinito? Ci avete mai pensato?
Avete mai provato a dare una dimensione all’infinito?
Assenza di gravità
In realtà gli astronauti non galleggiano per assenza di gravità, la stazione spaziale è pienamente immersa nel campo gravitazionale della Terra.
La cintura o fascia di Van Allen.
La cintura interna si estende da 400 a 6.000 miglia sopra la superficie terrestre, mentre la seconda cintura esterna da 8.400 a 40.000 miglia sopra la superficie terrestre.
I neutrini di Majorana spiegati al mio cane.
Sembra che rileggendo gli appunti di quasi ottanta anni fa scritti proprio da Majorana ci siano in quella sua teoria delle predizioni che erano in ottimo accordo con i risultati dell’esperimento del Cern.
I punti di Lagrange – I troiani.
Per troiano si intende un asteroide o gruppi di asteroidi che condividono la stessa orbita di un pianeta maggiore. Senza scontrarsi.
Energia 1) – Le varie forme della energia.
Chi ha studiato fisica sa che nel Sistema Internazionale l’unità di misura della energia è il joule (J).
Tuttavia questa grandezza fisica ha mille facce e a seconda dei contesti si usano spesso unità pratiche diverse da non dare una idea precisa della sua efficacia.
Energia 2) – Cos’è l’energia.
Nel linguaggio corrente quando una persona è stanca diciamo che è priva di energia, mentre una persona in continuo movimento è piena d’energia.
Frattali cosa? 1): Caos deterministico.
I frattali possiamo definirli come figure geometriche complesse e caotiche caratterizzate dal ripetersi sino all’infinito di uno stesso.
Frattali cosa? 2): l’Universo è un frattale?
Secondo le versioni più recenti della teoria inflazionaria, l’universo, anziché essere una palla di fuoco in espansione, sarebbe un immenso frattale che cresce continuamente.
Gravità quantistica.
Relatività Generale e Meccanica Quantistica sono mutualmente incompatibili.
Aleksandr Friedmann.
Aleksandr Friedmann è stato l’uomo che ha scoperto l’espansione dell’Universo.
Marie Curie.
La passione per lo studio e la grande determinazione l’hanno portata ad essere una delle scienziate più importanti del secolo scorso.
Perchè l’universo non si è annichilito
La fisica quantistica ha dimostrato che tra le particelle esiste una simmetria fondamentale: per ciascuna di esse può esisterne una simmetrica, dotata della stessa massa, ma con carica elettrica opposta.
Spazio – Tempo nella meccanica classica e quantistica, cosa non torna.
Il Modello Standard prevede uno spazio-tempo che alle scale più piccole ha una struttura granulare e discreta, e non più continua come ipotizzato nella fisica classica.
Massa inerziale, massa a riposo, massa gravitazionale, massa relativistica, massa e bosone di Higgs
Per la meccanica classica o newtoniana massa gravitazionale e massa inerziali sono due grandezze distinte. Anche dal punto concettuale le due definizioni sono diverse.
Le equazioni di Maxwell, facile
Sono 17 le leggi che regolano la natura. Tra queste ci sono le equazioni di Maxwell che descrivono la relazione tra campi elettrici e campi magnetici che senza ombra di smentita hanno cambiato il mondo.
I diagrammi di Feynman
Per mettere ordine a tutta questa babilonia di particelle e loro interazioni, c’era la necessità di una equazione principe che descrivesse questi fenomeni in una struttura matematica.
La teoria della relatività ristretta, facile.
La teoria della relatività è il tentativo di interpretare i fenomeni fisici ed elettromagnetici con un’unica legge fisica.
La Teoria della relatività generale, facile
La teoria della relatività generale estende i principi della relatività ristretta ai sistemi non inerziali.
La teoria quantistica, facile: Planck, Heisenberg. Schrodinger.
La meccanica quantistica è la branca della fisica che spiega i fenomeni atomici e subatomici nell’infinitamente piccolo.
Il corpo nero, facile – La legge di Stefan Boltzmann – La legge di Wien – La costante di Plack.
La fisica classica raggiunse il suo apice nella metà del XIX secolo, quando la branca della meccanica analitica riesce a trovare il modo di descrivere ogni sistema fisico fino ad allora conosciuto.
Effetto Doppler relativistico, Red Shift, facile
L’effetto Doppler e lo red shift sono la stessa cosa? Non esattamente, sono qualcosa di simile. La differenza è molto più affascinante e lo scopriremo insieme.
L’infrarosso, facile
Oltre il rosso c’è infrarosso, che non ha colore e non è visibile dall’occhio umano, poiché nello spettro visibile dei colori il rosso è il limite della visione umana.
Perché il cielo è azzurro. l’alba e tramonto rosso, facile
La prima risposta sta nel fatto che se non ci fosse il Sole, il cielo non sarebbe né blu, né rosso, né turchino, sarebbe nero, come di notte.
La matematica che non puoi non conoscere, falice
Oggi la matematica è la scienza razionale dei numeri espressa in equazioni che portano ad uno o più soluzioni.
I buchi neri, facile
Anche se i buchi neri non sono stati mai osservati direttamente la loro esistenza è stata rilevata dagli effetti che producono sullo spazio circostante.
Velocità della luce, facile
Partendo dalle equazioni di Maxwell e lasciando perdere i passaggi matematici, da queste si può ricavare la velocità della luce.
Neutralini – La materia oscura a specchio
I fisici sanno che le particelle scoperte non possono essere tutto quello che c’è. E la scoperta della materia oscura ha complicato lo studio della fisica delle astro-particelle anziché fare chiarezza sulla materia che compone l’universo.
Il teorema di Noether, la lagrangiana, facile
Il Teorema di Noether è uno strumento fondamentale della fisica e viene insegnato regolarmente in fisica teorica, in particolare nella teoria quantistica dei campi e in fisica delle particelle.
I numeri immaginari cosa sono, a cosa servono
A noi al liceo ci hanno insegnato che i numeri immaginari appaiono nelle possibili soluzioni delle equazioni di secondo grado.
La materia oscura, nuove ipotesi
Sappiamo che deve esistere, e in quantità molto superiore alla materia ordinaria – ce lo dicono molte osservazioni indirette – ma non siamo certi di come sia fatta né siamo mai riusciti a osservarla sperimentalmente.
Meccanica quantistica vs meccanica classica
La fisica quantistica nasce nell’anno 1900, quando Max Planck scopre il ‘quanto elementare d’azione’ e l’egemonia del ‘discreto’ che sembra avere ragione su quella del ‘continuo’ nella fisica microscopica.
Perché si forma l’ombra, perché l’ombra è nera?
L’ombra è l’area scura proiettata su una superficie da un corpo che, interponendosi tra la superficie stessa e una sorgente luminosa, impedisce il passaggio della luce. (Whikipedia)
Questa nuova particella è veramente il bosone di Higgs?
Siamo proprio convinti della esistenza del bosone di Higgs? Siamo proprio convinti delle teorie che l’hanno giustificata? Siamo proprio sicuri che la particella scoperta nell’ LHC sia proprio il bosone di Higgs e non una delle tante a cui sono stati conferiti i super poteri per alcune proprietà previste dalle teorie?
Qubit
Diciamo subito cos’è un qubit.
E’ un bit speciale.
Cos’è un bit?
Cosa c’entra l’effetto serra con il riscaldamento globale.
Viene comunemente chiamato effetto serra quel fenomeno in cui una parte dell’energia solare radiante viene intrappolata all’interno di uno spazio chiuso parzialmente o totalmente da superficie vetrata.
Il principio di indeterminazione di Heisenberg messo in discussione
Il problema è nato nel momento in cui si è posta la domanda se era possibile trovare un elettrone e la sua velocità (quantità di moto) in un punto x.
La catenaria dello Stretto sul Ponte di Messina
I ponti sospesi sfruttano tutti il medesimo principio della catenaria.
Motore quantico
Questo tipo di motore impiega un gas che può trasformarsi da un gas di fermioni in un gas di bosoni.
Bruce 