Nobel per la Fisica 2013 a Peter Higgs e François Englert

C’era molta attesa per il premio Nobel per la Fisica del 2013. Dopo un po’ di ritardo sono arrivati i nomi dei fisici Peter Higgs e François Englert. La motivazione? E’ ovvia: avere previsto l’esistenza del famoso bosone di Higgs già nel lontano 1964. Peter Higgs è già noto al pubblico, perché la particella scoperta al CERN ha preso il suo nome, l’altro fisico è meno noto, ma anche lui nel 1964 aveva previsto l’esistenza di questa importante particella elementare e del meccanismo che spiega l’origine delle masse delle particelle elementari.

Questa è una grande soddisfazione anche per i molti fisici italiani che hanno lavorato al CERN e hanno contribuito alla scoperta del Bosone di Higgs.

Nel seguente filmato possiamo vedere un servizio curato da INAF Tv dedicato al premio Nobel per la Fisica del 2013.

Buona visione.

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Il bosone di Higgs e il campo di Higgs

Il 6 marzo 2013 veniva annunciata la scoperta del bosone di Higgs, una particella elementare prevista nel Modello Standard delle particelle elementari. La sua esistenza fu prevista sin dal 1964 ed è stata una ricerca difficile ma appassionante. Ma perché il bosone di Higgs è così importante? E poi, cosa è esattamente questa particella? Cosa è il campo di Higgs? Le risposte a queste domande le potete trovare in questo filmato (in inglese) della durata di circa 18 minuti. Si tratta di una spiegazione molto chiara che può essere illuminante per i curiosi del fantastico mondo delle particelle elementari.

Buona visione a tutti.

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La notazione di Dirac della Meccanica Quantistica

La Meccanica Quantistica è una parte della Fisica che descrive i fenomeni microscopici. Questi fenomeni hanno delle caratteristiche peculiari che differiscono in maniera sostanziale dai fenomeni descritti dalla meccanica classica. Per descrivere tali fenomeni è stato necessario sviluppare e utilizzare una notazione matematica “su misura”. Stiamo parlando della notazione di Dirac (detta anche notazione bra-ket) che serve a descrivere gli stati quantici.

In questo filmato (in inglese, ma si capisce bene lo stesso con un minimo di sforzo) possiamo vedere una magistrale spiegazione dei fondamenti della notazione di Dirac e della sua applicazione al fenomeno della polarizzazione dei fotoni. Si tratta di un primo filmato dedicato alla Meccanica quantistica di una serie di 7 filmati. L’autore ci assicura che gli altri filmato usciranno con una periodicità settimanale. Intanto vi propongo questo che è davvero molto interessante.

Buona visione a tutti.

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Cos'è la luce?

Se non avete troppi problemi con l'inglese e con la Fisica, potete guardare questo bellissimo filmato che spiega cos'è la luce. Partendo dalle equazioni di Maxwell ci fa capire che la luce è un'onda elettromagnetica e ci mostra come si propaga. Molto interessante e molto ben spiegato.

Buona visione a tutti (dura poco più di 35 minuti).

I misteri dell'elettromagnetismo

Come si può costruire un motore elettrico con degli elementi semplicissimi? E' più efficiente un motore elettrico o un motore a scoppio? In questo filmato si spiegano i misteri dell'elettricità e del magnetismo e come si utilizzano queste interazioni nella tecnologia moderna.

Buona visione a tutti.

Le onde: un movimento di energia ma non di materia

Le onde e i movimenti ondulatori in genere, sono dei moti molto diffusi in natura. Basti pensare che anche la luce non è altro che un’onda elettromagnetica. La cosa più importante da capire è che le onde sono una propagazione di energia senza alcuno spostamento di materia. In questo filmato le onde sono spiegate in maniera semplice e divulgativa dal fisico Tommaso Castellani che ci mostra i tipici movimenti delle onde, ad esempio delle onde del mare e ci mostrerà anche alcune meraviglie dei movimenti oscillatori in generale.

Buona visione a tutti.

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Il baricentro

Il concetto di baricentro è basilare in molte applicazioni della Fisica e di tante altre scienze. In questo filmato divulgativo il baricentro viene spiegato con semplici esempi di laboratorio. Il divulgatore scientifico Franco Foresta Martin ci spiegherà cosa è il baricentro, cosa si intende per equilibrio, come si fa a mantenerlo e come si fa a perderlo. Vedremo anche perché la Torre di Pisa non cade nonostante la sua evidente pendenza.

Buona visione del filmato.

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I superconduttori: materiali dalle caratteristiche straordinarie.

I superconduttori sono dei materiali che presentano delle caratteristiche davvero straordinarie. Si tratta di materiali che possono avere applicazioni pratiche molto importanti per il futuro della nostra tecnologia. In questo filmato due ricercatori ci spiegano cosa sono i superconduttori, a cosa devono le loro straordinarie proprietà e quali saranno le fantastiche (e quasi fantascientifiche) applicazioni che si intendono ottenere nel futuro.

Buona visione a tutti.

Il teorema di Bernoulli spiegato con i palloncini

Come mai un aereo, che è molto più denso dell’aria, riesce a volare? La spiegazione è che c’è una legge dei fluidi, chiamata teorema (o Principio) di Bernoulli, che giustifica questo straordinario comportamento degli aerei. Un fluido, più scorre velocemente, più è bassa la sua pressione. Sulla superficie superiore delle ali di un aereo succede proprio questo: l’aria scorre più velocemente (a causa del profilo dell’ala) creando una depressione che “attira” l’aereo verso l’alto.

Questo comportamento dei fluidi lo possiamo osservare molto bene giocando con due semplici palloncini, come possiamo vedere in questo video. Saranno le divulgatrici scientifiche Vanessa Biagiotti e Daniela Romanazzo a farci scoprire come funziona il teorema di Bernoulli, alla base dei principi dell'aerodinamica. Questo è ancora un ottimo filmato del programma televisivo Geo Scienza. Secondo molti, a ragione, è uno dei migliori programmi moderni della televisione italiana.

Buona visione a tutti.

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Lotto, numeri ritardatari e probabilità di vincita. Esiste un metodo?

Uno dei desideri neanche tanto segreti degli italiani è riuscire a vincere al lotto o in qualsiasi altro gioco simile. Ovviamente il sogno consiste nel vincere una tale quantità di denaro da poter vivere nel lusso in un’isola dei caraibi senza più avere bisogno di lavorare per il resto della vita! Ho indovinato? Per questo motivo, chi crea questi giochi sa che questi nostri desideri sono talmente forti (e spesso degenerano nel patologico) da avere ormai talmente tanti giochi d’azzardo, anche su internet, che se si vogliono dilapidare un sacco di soldi non abbiamo altro che l’imbarazzo della scelta.

Una delle illusioni che ci vengono inculcate è che esista un “metodo” per vincere. E’ una delle “leggende metropolitane” più difficili da estirpare. Ma la bufala più radicata di tutte è sicuramente quella dei “numeri ritardatari”.

Per capire perché quella dei numeri ritardatari è una bufala, guardate questo filmato dove due matematici spiegano questa cosa in maniera davvero illuminante e sorprendente! Mi raccomando di ascoltare attentamente ciò che dicono e di divulgare questa spiegazione il più possibile. Non se ne può più di vedere le persone che dilapidano tutti i loro risparmi per inseguire un sogno impossibile.

Buona visione a tutti.

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Cos’è la corrente elettrica?

Tutti conosciamo la corrente elettrica, ma non tutti sanno cosa è esattamente. Questo post serve proprio per spiegare cosa è questa grandezza fisica. Detto in maniera molto semplice, la corrente elettrica non è altro che un moto ordinato di cariche elettriche. Questo moto di cariche elettriche avviene in alcuni materiali detti materiali conduttori (ad esempio i metalli).

Il conduttore più usato nei circuiti elettrici è il rame. Nel seguente filmato possiamo vedere come avviene la conduzione di corrente elettrica nei materiali come i metalli. La spiegazione è fatta in maniera semplice ed “alla portata di tutti”. Buona visione del filmato.

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Perché un numero moltiplicato per zero fa zero?

Ad alcuni potrà sembrare una domanda banale, ma non potete immaginare quante sono le persone che me lo chiedono e che prima di trovare una risposta degna di questo nome si scervellano senza successo. Evidentemente il problema non viene percepito come così banale.

In realtà il “mistero” ha una risposta semplicissima. Per capire perché un numero qualsiasi (diverso da zero) moltiplicato per zero da come risultato zero, possiamo ricorrere ad un esempio. Come prima cosa dobbiamo pensare che i numeri sono degli “insiemi” di oggetti. Ad esempio il numero 5 lo possiamo immaginare come un insieme formato da 5 caramelle, o da 5 biglie, o da 5 oggetti qualsiasi. Se dobbiamo moltiplicare il numero 5 per il numero 3, significa quindi che dobbiamo prendere 3 insiemi formati da 5 caramelle. Se contiamo tutte le caramelle che adesso abbiamo, troviamo il numero 15. Occorre notare che anche se prendiamo 5 insiemi da 3 elementi, otteniamo 15 elementi. infatti 3x5=15, ma anche 5x3=15, come ci hanno insegnato a scuola. Si tratta della proprietà commutativa della moltiplicazione.

Se abbiamo un insieme di 5 caramelle e lo prendiamo zero volte, quante caramelle abbiamo? Ovviamente abbiamo zero caramelle. Ecco, è già siamo arrivati alla risposta, in maniera semplice e senza esserci complicati la vita con complesse regole matematiche.

Spero che la mia risposta sia servita a togliere ogni dubbio a qualcuno che si è posto questo problema.

Se invece volete capire perché non si può dividere per zero, vi consiglio di leggere questo.

Se volete conoscere la storia del numero zero, leggete questo mio post.

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Cos’è il ghiaccio secco

Il ghiaccio secco indica comunemente l’anidride carbonica allo stato solido. E’ chiamato anche “neve carbonica”. Il ghiaccio secco viene usato come refrigerante, soprattutto per il trasporto di materiali deperibili (cibi congelati e surgelati). Rispetto al ghiaccio d’acqua, il ghiaccio secco fornisce una temperatura più bassa e soprattutto non si trasforma in liquido ed evapora direttamente (avviene quindi il fenomeno della sublimazione): non rischia quindi di impregnare gli involucri e deteriorare le merci. I vantaggi del ghiaccio secco sono: non tossico, inerte, non infiammabile, incolore, insapore, inodore, batteriostatico, fungicida, assenza di residui.

L’anidride carbonica passa direttamente dallo stato gassoso a quello solido alla temperatura di –79 °C. Il ghiaccio secco viene impiegato spesso anche nel mondo dello spettacolo o nelle discoteche per produrre effetti di fumo e di nebbia grazie alla sublimazione che lo trasforma rapidamente in denso vapore di colore bianco.

La storia della matematica (video)

Vi incuriosisce la storia della matematica? In questo documentario Andrew Wiles ci racconta la storia della matematica dalle origini ai nostri giorni in maniera chiara e comprensibile per tutti. Wiles è un matematico divenuto molto famoso per avere dimostrato l'ultimo Teorema di Fermat.

La matematica si studia malvolentieri sin dalla più tenera infanzia perché spesso non si riesce bene a capire quali sono le reali applicazioni e quali sono le affascinanti storie delle vite dei protagonisti che nei secoli hanno contribuito ad ampliare le conoscenze matematiche dell'umanità.

Proponendovi questo interessante filmato spero di poter, anche in maniera modesta, contribuire a rendere la matematica un po' meno noiosa e un po' più affascinante. Buona visione a tutti.

Le leggi della Fisica sono uguali in tutto l'Universo?

A scuola ci hanno sempre insegnato che le leggi della Fisica sono "Universali" e che pertanto sono le stesse in tutto l'Universo conosciuto e in tutte le epoche. A prima vista questo sembrerebbe solo un semplice postulato: nessuno è stato in tutti i luoghi dell'Universo per controllare se l'affermazione è vera e nessuno ha mai vissuto in tutte le epoche per verificare che le leggi della Fisica non siano cambiate nel tempo nel corso dell'evoluzione cosmica.

Sarebbe bello avere un'astronave per visitare luoghi sperduti dell'Universo e una macchina del tempo per vedere se le leggi della Fisica erano diverse alcuni miliardi di anni fa!

Vi farò una sorpresa, questa astronave e questa macchina del tempo l'abbiamo e ci ha già dato una risposta alla domanda.

L'astronave e, nello stesso tempo, la macchina del tempo è il telescopio, in particolar modo il telescopio spaziale Hubble. Il telescopio ci consente di osservare luoghi lontanissimi, posti a distanza di alcuni miliardi di anni luce e ci consente di avere un effetto "macchina del tempo". Ogni volta che guardiamo lontano stiamo guardando anche indietro nel tempo. Una galassia lontana un miliardo di anni luce la vediamo com'era un miliardo di anni fa.

Ma le galassie più lontane visibili con i telescopi a che distanza si trovano? Si trovano a poco più di 13 miliardi di anni luce (13,2 per la precisione) e quindi le vediamo com'erano 500 milioni di anni dopo il Big Bang (avvenuto 13,7 miliardi di anni fa).

Un esempio spettacolare che ci fa vedere cosa c'era nell'Universo 13 miliardi di anni fa è il famoso Hubble eXtreme Deep Field (XDF). Si tratta della foto di una porzione di cielo molto piccola in direzione della costellazione della Fornace. Ecco cosa si vede in questa meravigliosa inquadratura del cielo:

Si vedono galassie, galassie e ancora galassie, di tutte le forme e di tutte le dimensioni. Le più distanti si trovano a circa 13 miliardi di anni luce da noi.

Cosa significa che a 13 miliardi di anni luce (e quindi 13 miliardi di anni fa) ci sono (c'erano) galassie? Significa che c'erano stelle, ma se c'erano stelle significa che c'erano reazioni nucleari di fusione (che sono le reazioni nucleari che fanno brillare le stelle) e se c'erano reazioni nucleari significa che le leggi della Fisica erano le stesse che ci sono adesso... Perché?

Perché significa che esistevano protoni, e che i protoni dovevano avere la stessa carica elettrica positiva che hanno adesso, esistevano elettroni con carica negativa, che i protoni decadevano in neutroni perché esisteva l'interazione debole, significa anche che la fusione di due nuclei di idrogeno produceva energia e che quindi valeva anche la famosa formula di Einstein E = mc². E tante altre cose che sarebbe troppo lungo descrivere in questa sede. Se qualche costante fisica, come la massa del protone, la carica dell'elettrone, la costante di Gravitazione Universale, in quell'epoca fosse stata solo di pochissimo diversa da quella attuale, non avremmo osservato né stelle, né, ovviamente, galassie.

La cosa importante è che un'immagine del genere è davvero "potente" e non è solo una dimostrazione della qualità ottica del Telescopio Spaziale Hubble. Essa ci fa capire che già 13 miliardi di anni fa c'erano le stesse leggi fisiche che governano l'Universo attuale. Ovviamente questo non ci dice nulla riguardo alle leggi fisiche che c'erano nei primi istanti dell'Universo subito dopo il Big Bang, ma anche in quel caso, in maniera indiretta, è possibile dedurre che le leggi e le costanti della Fisica dovevano essere le stesse di ora. Solo per l'istante iniziale non si può dire nulla, ma forse non ce n'è nemmeno bisogno...

L'energia oscura esiste veramente

L'energia oscura, la misteriosa "entità" che accelera l'espansione dell'Universo, esiste davvero, come dimostrano alcuni recenti studi svolti dagli astrofisici. Dopo uno studio durato due anni, un team internazionale di studiosi ha concluso che la probabilità che l'energia oscura esista veramente è del 99,996 percento.

L'energia oscura è uno dei misteri scientifici più affascinanti della nostra epoca, forse è per questo che molti studiosi dubitino persino della sua reale esistenza. I nuovi studi però ci hanno dato un nuovo livello di confidenza e ci hanno persino fornito una probabilità che le misure siano consistenti anziché essere delle fluttuazioni statistiche.

Sfortunatamente il fatto di essere abbastanza sicuri che esista non ci aiuta molto, infatti nessuno ancora ha la minima idea di cosa sia l'energia oscura. Fu osservata la prima volta nel 1998 quando un team di ricercatori scoprì che l'espansione dell'Universo è accelerata, scoperta che è valsa il premio Nobel per la Fisica nel 2011.

L'energia oscura rappresenta il 73% dell'intera massa dell'Universo, dove il 23% è dovuta alla materia oscura (che è altrettanto misteriosa, anche se qualche ipotesi è stata formulata), e solo il 4% dell'Universo è formato dalla materia che ben conosciamo.

Le scoperte fatte nel passato sono affascinanti, ma i territori sconosciuti della conoscenza lo sono ancora di più, perché sono una sfida per il pensiero e l'ingegno umano. Speriamo di avere la fortuna di vivere abbastanza perché qualche genio (o qualche team di ricercatori) arrivi alla spiegazione dell'energia oscura (e anche della materia oscura, ovviamente).

Io sono fiducioso.

L'esperimento più bello della Fisica - Interferenza di elettroni.

L'esperimento dell'interferenza di onde è facile da realizzare in un laboratorio. Basta una vaschetta d'acqua e due punte oscillanti a contatto con la superficie del liquido. Le punte con il loro movimento provocano ciascuna una serie di onde sulla superficie dell'acqua. Dove le onde si "scontano" avviene il fenomeno dell'interferenza. Nei punti in cui si incontrano un minimo di un'onda con il massimo dell'altra le onde si annullano (interferenza distruttiva), dove si incontrano due minimi o due massimi le onde si sommano (interferenza costruttiva).

Questo non avviene sono con onde prodotte sulla superficie di un liquido, ma anche con le onde sonore e con le onde elettromagnetiche. Qualunque fenomeno ondulatorio può presentare quindi il fenomeno dell'interferenza.

La cosa più interessante è che le particelle elementari, come gli elettroni, oltre ad essere delle particelle, si comportano come delle onde. Una prova di questo strano comportamento? Semplice, basta fare un esperimento in cui dei fasci di elettroni presentano un fenomeno di interferenza.

Il primo esperimento di interferenza di elettroni è già stato eseguito diversi decenni fa ed è considerato, a ragione, l'esperimento più bello della Fisica. Ciò ha dimostrato che le particelle sono, allo stesso tempo, sia particelle che onde. A seconda dell'esperimento che si effettua si evidenzia il loro comportamento particellare o ondulatorio.

In meccanica quantistica si parla infatti di "dualismo onda-particella" ed è uno dei fenomeni più interessanti della meccanica quantistica.

Nel seguente filmato possiamo vedere come fu realizzato questo esperimento nel 1976. Ma la cosa più interessante è che fu eseguito da tre fisici italiani: Pier Giorgio Merli, Gian Franco Missiroli, Giulio Pozzi.

Credo che sia importante mostrare come una delle più importanti implicazioni della meccanica quantistica sia stata verificata sperimentalmente da italiani, anche se 36 anni fa. Questo fa capire come i ricercatori italiani siano sempre stati "in prima linea" nella ricerca scientifica internazionale e sarebbe un peccato perdere questo status. Spero che questo video didattico possa "risvegliare" le coscienze di coloro che snobbano la ricerca scientifica e che credono che sia una "spesa inutile" da tagliare.

Buona visione.

Annunciata la scoperta del bosone di Higgs

Bosone di Higgs: sembra che stavolta ci siamo. Si tratta di una scoperta straordinaria che viene inseguita da alcuni decenni e che è stata possibile grazie alla potenza del gigantesco acceleratore di particelle LHC del CERN di Ginevra. Per i più curiosi vi rimando ad un post che avevo scritto tempo fa è che spiega in maniera semplice cosa è il bosone di Higgs e perché è importante.

Bisogna fare una doverosa precisazione: la vera scoperta è che è stato osservato un nuovo bosone che "dovrebbe" essere il bosone di Higgs. Ovviamente è molto difficile che sia qualcos'altro, ma in campo scientifico bisogna sempre essere molto precisi.

Il nuovo bosone scoperto avrebbe una massa di circa 126,5 GeV e la misura ha un livello di significatività di 5 sigma, ciò significa che la probabilità che il segnale rilevato sia una fluttuazione statistica è davvero minima.

Queste sono alcune slides della conferenza trasmessa in webcast stamane a partire dalle ore 9:00 dal CERN.

In questa immagine possiamo vedere Peter Higgs (presente nella sala conferenze), il fisico che nel 1964 teorizzò l'esistenza del bosone di Higgs (è ovvio!) che conferisce massa a tutte le particelle dell'Universo. Per lui oggi deve essere stata una soddisfazione davvero enorme! :-) Ha aspettato 48 anni per vivere questo giorno!

Ok, adesso la scoperta è stata fatta, a quanto pare. Da questo punto in poi comincia l'era delle misurazioni sul bosone di Higgs. Buon lavoro a tutti i fisici che ci suderanno sopra ;-).

Soluzione del rompicapo dell’evasione

Certi giochi ci mettono duramente alla prova: sono i “rompicapo”. Esistono dei video che spiegano le soluzioni di alcuni di questi rompicapo? Ebbene sì, esistono. In particolare posso segnalare il blog InfoTech. Quello che vi presento è il primo video sul rompicapo dell’evasione. Ne seguiranno altri, intanto potete visitare il blog InfoTech e iscrivervi perché vi saranno forniti altri video e una presentazione che spiega mossa per mossa la strategia risolutiva del rompicapo. Buona visione.

Il rompicapo dell’evasione.

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Campo elettrico e campo magnetico

Il campo elettrico e il campo magnetico hanno proprietà simili:

1) campo magnetico e campo elettrico sono campi di forza, cioè campi che descrivono gli effetti di una forza (in un caso quella magnetica, nell’altro quella elettrica);

2) entrambi sono descritti da linee di campo;

3) esistono due tipi di poli magnetici, come esistono due tipi di carica elettrica;

4) in modo analogo a quanto accade per le cariche elettriche, poli dello stesso tipo si respingono e di tipo diverso si attraggono;

5) un conduttore scarico può essere elettrizzato da un corpo carico, come una sbarretta di acciaio può essere magnetizzata da una calamita;

Però i due campi differiscono per aspetti molto importanti:

1) quando si ha l’elettrizzazione per contatto, parte della carica elettrica del primo corpo passa al secondo; nella magnetizzazione di un oggetto ferromagnetico non si ha alcun passaggio di poli magnetici;

2) mentre esistono oggetti carichi positivamente o carichi negativamente, una calamita ha sempre entrambi i poli sud e nord.

Infatti, se dividiamo una calamita in due parti, ciascuno dei frammenti ha un polo nord. Suddividendo la due calamite piccole in due parti, otteniamo quattro magneti, ciascuno con due poli.

In definitiva possiamo dire che non è possibile suddividere un magnete in modo da ottenere un polo nord isolato o un polo sud isolato. Questo implica l’inesistenza dei monopoli magnetici che ha delle implicazioni molto profonde in Fisica teorica e in cosmologia.

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