Giugno 2013
Numero 10
www.accatagliato.org
Perché lʼuniverso si espande Il problema dellʼenergia oscura
Perennemente in bilico, alla ricerca di qualcosa La “nuova fisica”
Gestire un terremoto La sfida della comunicazione MWXMXYXS HIM WMWXIQM GSQTPIWWM
INFN
Lʼanatomia della scala musicale
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ROMA
TRE
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI
Indice
num. 10, Giugno 2013
EDITORIALE
Anatomia della scala musicale
Ci sono piu` cose in cielo e in terra
di M. Pugliese Il lungo processo intellettuale che ha portato alla definizione delle sette note musicali.
5 Ignoranza e incertezza nella scienza non sono un limite, semmai opportunit`a per aprire nuove porte.
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ONDA LUNGA IL RICERCATORE ROMANO
Perennemente in bilico
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di A. Succurro LHC ha scovato il bosone di Higgs, ma ci sono altri latitanti a cui la caccia e` aperta. . .
L’energia oscura
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di A. Marchesiello Le leggi di Newton permettono di descrivere esattamente il moto di un sistema di due oggetti. Ma se sono di pi`u?
ESPERIMENTI
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di W. Marzocchi Il difficile rapporto tra i modelli probabilistici della scienza dei terremoti e la necessit`a di certezze della comunicazione pubblica e del processo decisionale.
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di P. Malacari Acqua, sapone e. . . via!
RECENSIONI
La citta` della scienza Gestire un terremoto
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di R. Natalini Un esperimento di didattica alternativa della matematica dalla Societ`a Italiana di Matematica Applicata e Industriale.
Pellicole trasparenti
IL RESTO DEL NEUTRINO
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di G. Mazzitelli Un esperimento di podcasting scientifico giunto al primo anno di et`a.
Maddmaths! 9
di M. Di Giovanni L’espansione dell’Universo e` accelerata, ma nessuno sa ancora perch´e. Viaggio tra costanti cosmologiche ed energie oscure.
Il problema degli N corpi
FISICAST
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di A. Cimarelli Un sogno oggi infranto da un incendio devastante, che in questo libro l’autore Pietro Greco ripercorre fin dalle sue origini.
accastampato num. 10, Giugno 2013
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l’
accastampato Rivista degli Studenti di Fisica di Roma www.accatagliato.org EDITORIALE R EDAZIONE redazione@accatagliato.org
Ci sono piu` cose in cielo e in terra. . .
Alessio Cimarelli
Il lungo viaggio della scienza tra incertezza, comunicazione e passione
Carlo Mancini
jenkin@accatagliato.org carlo@accatagliato.org
Leonardo Barcaroli
La Scienza e` una grande avventura intellettuale che tra alti e bassi ha portato in pochi secoli l’Uomo a una conoscenza e a una capacit`a di manipolazione della Natura inedite nella storia. All’inizio del XXI secolo siamo solo in un punto imprecisato di questo viaggio, quindi abbiamo tanta strada dietro di noi, ma altrettanta, anzi molta di pi`u, davanti a noi. La banale conseguenza di una visione dinamica della scienza, intesa quindi come processo conoscitivo che ha un suo sviluppo nel tempo, e` che in un dato momento saranno molte le cose non conosciute o non controllabili. L’ignoranza nella scienza, per`o, non e` mai un limite, semmai e` un’opportunit`a.
leov@accatagliato.org
Antonella Succurro, per esempio, ci accompagna sull’orlo del burrone delle frontiere della conoscenza in fisica delle particelle, perennemente in bilico tra il ben noto e sperimentato e la speculazione, tanto affascinante quanto incerta. Il messaggio di LHC e` ormai chiaro, “s`ı, l’Higgs c’`e!”, ma non risponde alla domanda: “bene! E oltre?”. E` proprio in quell’oltre che si focalizzano oggi tanta passione, tanti sforzi e tanta intelligenza.
isabella@accatagliato.org
Matteo di Giovanni, invece, ribalta la prospettiva e cambia strumento: dai microscopi ai telescopi, per indagare le profondit`a del cosmo e fare i conti con il problema dell’energia oscura, il cui allegorico colore la dice lunga sul nostro grado di conoscenze in questo ambito: poco o nulla, molti indizi, ma ben poche prove convincenti. E che dire quando anche la matematica, linguaggio della Natura per eccellenza come la definiva Galileo, a volte e` un ostacolo alla conoscenza approfondita di determinati sistemi? E` il caso del problema degli N corpi interagenti tra loro, il cui moto e` perfettamente descrivibile se sono due, ma impossibile da gestire analiticamente se sono tre o pi`u. Almeno in questo caso, ci rincuora Antonella Marchesiello, la stessa matematica pu`o per`o aiutarci anche a controllare al meglio l’incertezza e l’approssimazione. Incertezza e approssimazione che sono alla base delle scienze della Terra, in particolare quando si tratta di terremoti, una questione spesso di tragica attualit`a in Italia: e` in questi casi che diventa fondamentale la cura della comunicazione, perch´e l’interesse non e` solo puramente accademico, ma e` condiviso dall’intera societ`a che con la vitalit`a del pianeta non pu`o fare a meno di farci i conti. Gestire un terremoto, per`o, e` tra i compiti pi`u difficili, ci spiega Warner Marzocchi, anche se ci sono molte strategie adottabili per limitare al massimo i rischi e i danni. Dunque la Scienza e` un viaggio. Non individuale, per`o, bens`ı collettivo. Che coinvolge direttamente molti e riguarda tutti, nessuno escluso. Ma non esiste gruppo senza una forma di comunicazione tra le sue varie componenti e forse e` proprio qui la chiave di una buona scienza: in una comunicazione diretta, schietta, onesta, appassionata e corretta, che faccia tesoro delle esperienze passate, positive o negative che siano, e sperimenti nuove modalit`a, nuovi linguaggi, nuove forme: un’occhiata a progetti ed esperimenti come Fisicast e Maddmaths! pu`o fornire molti ottimi spunti. Senza illusioni da fantascienza, perch´e sappiamo che ci sono forze in grado di distruggere in poche ore il frutto del lavoro di anni: Citt`a della Scienza a Napoli non esiste materialmente pi`u dal marzo scorso, divorata da un incendio doloso. Dopo l’incredulit`a, la rabbia, il dispiacere, non resta che fare tesoro delle esperienze passate, positive o negative che siano per l’appunto, consapevoli che l’unico vero carburante per il lungo viaggio della scienza e` in fondo costituito da curiosit`a e passione. Due sentimenti potenti, prorompenti e, per fortuna, ignifughi. Buona lettura. . . non solo su carta e su web, ma da oggi anche su iPhone e iPad grazie alla nuovissima h-app! La Redazione
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Manuela Cirilli manuela.cirilli@cern.ch
Roberto Garra roberto@accatagliato.org
Kristian A. Gervasi Vidal krisgerv@accatagliato.org
Niccol`o Loret niccolo@accatagliato.org
Isabella Malacari Massimo Margotti massimo@accatagliato.org
Silvia Mariani shyka@accatagliato.org
Angela Mecca lela@accatagliato.org
Martina Pugliese m.letitbe@gmail.com
C OMMISSIONE SCIENTIFICA Giorgio Parisi Giovanni Battimelli Fabio Bellini Lara Benfatto Stefano Bianchi Giulia De Bonis Riccardo Faccini Francesco Piacentini Luciano Pietronero Antonio Polimeni Antonello Polosa Maria Antonietta Ricci H ANNO CONTRIBUITO A. Cimarelli, M. Di Giovanni, A. Marchesiello, W. Marzocchi, G. Mazzitelli, R. Natalini, M. Pugliese, A. Succurro.
C ON LA COLLABORAZIONE DI Commissione Europea Associazione Frascati Scienza C ON IL PATROCINIO DI Dipartimento di Fisica dell’Universit`a Sapienza di Roma Istituto dei Sistemi Complessi CNRISC, Sezione Sapienza di Roma Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Dipartimento di Fisica dell’Universit`a Roma Tre Associazione Romana per le Astroparticelle S I RINGRAZIANO ANCHE Donald E. Knuth, Leslie Lamport, il TEX Users Group (www.tug.org) e Gianluca Pignalberi
Perennemente in bilico, alla ricerca di qualcosa Oltre l’Higgs e il Modello Standard: l’alba di una nuova fisica Antonella Succurro (Istituto di Fisica delle Alte Energie (IFAE) di Barcellona) sistono diverse tipologie di ricercati: quelli famosi la cui caccia si guadagna le prime pagine dei giornali a ogni accenno d’indizio, e quelli meno noti ma a cui magari il commissario di turno e` particolarmente affezionato. Ad ATLAS1 e` lo stesso: la taglia pi`u alta pende sulla testa della superstar della fisica delle particelle, il bosone di Higgs, ma gli archivi sono pieni di fascicoli di altri soliti ignoti.
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La scalata al Modello Standard All’inizio del XX secolo non si conoscevano molte particelle: c’erano giusto gli elettroni, i protoni, i neutroni, insomma la materia di tutti i giorni. Nel 1936 inizi`o quella che possiamo chiamare una rivoluzione del settore, quando una serie di nuove particelle cominci`o a spuntare, seguendo l’esempio delle prime a essere state scoperte, il muone e il neutrino [1]. I fisici delle particelle si trovarono spiazzati di fronte a tale affluenza, tanto che negli anni ’60 si parlava di uno zoo di particelle. Ci pensarono, indipendentemente, Murray Gell-Mann e George Zweig a mettere ordine, ipotizzando per la prima volta l’esistenza di componenti pi`u fondamentali degli ormai schedati protoni e neutroni: i quark [2]. Quella che sembrava una semplice categorizzazione delle nuove particelle in base alle loro propriet`a osservate sperimentalmente trov`o poi una teorizzazione precisa negli anni ’60 con la formulazione del Modello Standard. Al momento questa e` la migliore teoria che descrive le particelle fondamentali, i mattoncini che costituiscono la materia, e le tre forze (forte, debole ed elettromagnetica) che governano l’universo insieme alla forza gravitazionale. Secondo il modello, le particelle si dividono in due grandi categorie, quark e leptoni, ognuna delle quali e` composta da 6 particelle organizzate a coppie in 3 generazioni, o famiglie. La prima famiglia di quark e` composta dai quark up e down, seguiti da charm e strange nella seconda famiglia e top e bottom nella terza. Nel settore dei leptoni le famiglie sono costituite da elettrone, muone e tau accompagnati dai rispettivi neutrini (cfr. Figura 1). Le interazioni tra queste particelle sono descritte tramite lo scambio di altre particelle, i bosoni vettori, mediatori delle diverse forze: il fotone e` responsabile della forza elettromagnetica, i bosoni 1
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L’esperimento ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) raccoglie e analizza le collisioni protone-protone prodotte dall’acceleratore LHC (Large Hadron Collider) al CERN di Ginevra. Ne fanno parte circa 4000 scienziati provenienti da tutto il mondo.
Figura 1 – Schema delle particelle descritte nel Modello Standard.
W e Z della forza debole e i gluoni della forza forte. La materia ordinaria e` composta dalle particelle stabili, che fanno parte della prima generazione di quark e leptoni. Gli elementi delle generazioni successive, invece, sono stati tutti osservati nei raggi cosmici o come prodotti nei laboratori. Nel Modello Standard si descrivono le particelle della stessa generazione insieme, ma questo crea un problema con la massa, dal momento che anche le particelle della stessa generazione hanno masse diverse fra loro. All’epoca, infatti, i fisici teorici Abdus Salam, Sheldon Glashow e Steven Weinberg erano in grado di spiegare elegantemente le interazioni elettrodeboli tra le particelle. Il loro modello, per`o, come detto, mancava di un meccanismo che attribuisse alle particelle fondamentali, quark e leptoni, la massa. Ed e` qui, pi`u di cinquant’anni fa, che inizia la caccia all’ormai famigerato bosone quando Peter Higgs, Francois Englert e Robert Brout postularono l’esistenza di un nuovo campo2 , quindi un nuo2
Il campo e` una perturbazione dello spazio-tempo che descrive l’interazione tra particelle: una particella produce un campo e ogni particella che si trova in questo campo subisce una forza. Il campo non
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IL RICERCATORE ROMANO
vo bosone vettore la cui interazione con le particelle ne determina la massa: ovvero quanto pi`u queste interagiscono con il bosone di Higgs, tanto pi`u sono massive. Il Modello Standard ha descritto e predetto con grande accuratezza molti processi poi verificati sperimentalmente, mancava solo l’ultimo tassello, proprio il bosone di Higgs. Quando il 4 luglio 2012, a quasi vent’anni dall’ultima scoperta nella fisica delle particelle [3], venne annunciata l’osservazione di un nuovo bosone [4, 5], dalle propriet`a consistenti con l’identikit del bosone di Higgs, si pu`o immaginare l’emozione degli addetti ai lavori. Ma se anche fosse lui, come anche le ultimissime osservazioni lasciano pensare, se anche fosse finita la caccia cinquantennale a questo pezzo grosso, in commissariato ci sono pile e pile di fascicoli da analizzare.
L’orlo del burrone, ovvero la nuova fisica Il meccanismo di attribuzione della massa non e` (era?) l’unico problema del Modello Standard. Se, infatti, da un lato le sue predizioni sono state confermate con una precisione altissima dai dati sperimentali, dall’altro si potrebbero osservare incosistenze ai regimi di energie come quelle che si investigano ora a LHC, dove i protoni si scontrano a energie pari a 8 TeV3 . I fisici teorici si sono spesi abbondantemente nel tentativo di formulare teorie pi`u generali, inserendo il Modello Standard in modelli di nuova fisica, di cui il nostro caro vecchio modello sarebbe una specie di approssimazione estremamente valida a basse energie, come se il nostro Aspromonte fosse in realt`a solo la base di una montagna ben pi`u alta di cui, per`o, non vediamo la cima. Chi si nasconder`a l`ı? Come fare a capire se i sospetti dei teorici sono fondati, se le loro descrizioni dei ricercati attendibili? Ci sono taglie consistenti che pendono sulla testa di un buon numero di nuove particelle, con il piccolo dettaglio che, ad oggi, non sappiamo se queste esistono veramente. Come si procede quindi? Semplice, si considerano due scenari, due ipotesi, una con e una senza l’indiziato, e ci si chiede cosa possa esserci di diverso nei due casi. Si cerca una traccia, possibilmente in una zona dove ci si aspetta non passino in molti (vogliamo orme il pi`u pulite e definite possibili!).
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e` soltanto un oggetto matematico. Nella teoria della relativit`a, infatti, non e` possibile un’interazione istantanea tra particelle distanti, poich´e l’interazione non pu`o propagarsi a una velocit`a superiore alla velocit`a della luce. E` necessario un mediatore, un campo, con cui le particelle interagiscono punto per punto. Quest’energia, la pi`u alta mai raggiunta in collisionatori di particelle, se convertita in Joule, l’unit`a di misura del lavoro, non e` pi`u cos`ı impressionante: si parla pi`u o meno dell’energia di una zanzara in volo. La cosa che fa la differenza in questo caso e` lo spazio in cui e` concentrata quest’energia, confinata all’interno dei protoni.
Figura 2 – Un particolare del rilevatore ATLAS installato a LHC. Credit: CERN.
La banda della quarta generazione Ad esempio, come si potrebbe cercare un’eventuale quarta generazione di quark? Alcuni teorici hanno insinuato il dubbio che questa banda potrebbe spiegare diverse questioni che non tornano nel Modello Standard, quindi e` d’obbligo investigarla! Se questo settimo quark si comportasse come il quark top l’unica differenza tra i due sarebbe la loro massa, essendo il nostro ricercato decisamente pi`u pesante. O, almeno, questo e` quanto ci aspettiamo, dal momento che i nascondigli dove particelle con masse inferiori potevano nascondersi sono gi`a stati setacciati durante la ricerca del quark top. Purtroppo i nostri informatori non sanno predire quanto pi`u pesante debba essere il settimo quark, l’unica soluzione e` testare diverse eventualit`a. Serve, quindi, una strategia valida in generale assumendo semplicemente che la massa del nuovo quark sia maggiore di quella del top. Nell’analisi svolta da ATLAS [6] si e` sfruttata la caratteristica cinematica per cui due particelle prodotte in una collisione ad alta energia ne ricevono una certa quantit`a che in parte viene investita nella loro massa e in parte nella loro quantit`a di moto. Quindi se l’energia di partenza e` la stessa, particelle pi`u pesanti andranno pi`u piano. Seguendo questa pista possiamo ricostruire la massa delle particelle, la firma migliore per poter distinguere il nostro ricercato tra la folla. Non basta, per`o, un singolo avvistamento, potrebbe essere una svista, una particella nota un po’ cammuffata. Ad aiutarci a definire una soglia accettabile di sicurezza e` la statistica. Dopo aver definito due distribuzioni4 che si comportano una come l’ipotesi con e l’altra come l’ipotesi senza quarta generazione, si va a 4
Con il termine distribuzione si intende la descrizione matematica di come si pensa che le misure siano distribuite in un intervallo di possibili valori.
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IL RICERCATORE ROMANO
vedere come si posiziona in relazione a loro un parametro estratto dai dati sperimentali. Se le due distribuzioni sono abbastanza distinte sar`a possibile affermare che i fatti propendono per una o per l’altra ipotesi in base a dove si piazza il nostro parametro. In particolare, in fisica si considera un dato statisticamente significativo quando il parametro si comporta nello stesso modo nel 95% dei casi. Ci`o significherebbe che e` molto poco probabile che la consistenza con una certa ipotesi sia casuale, come, nel nostro esempio, si e` infine rivelato poco probabile il settimo quark. E allora si archivi il fascicolo della banda della quarta generazione e si inizi a compilare il file dei prossimi sospettati, i quark vettoriali, con cui dovrebbe essere possibile descrivere l’interazione con i bosoni vettori in un modo differente da quello utilizzato nel Modello Standard. Ma che non ci si scordi di quel cassetto! Qualcuno potrebbe un giorno venire a chiedere di loro, magari per un avvistamento, magari mentre cercava qualcos’altro. E` il bello della scienza, di quell’inevitabile 5% di incertezza che si ha sempre quando si vuole escludere qualcosa.
anti-p p collisions with the collider detector at Fermilab. In Phys. Rev. Lett., vol. 74:2626 (apr. 1995) [4] ATLAS Collaboration. Observation of a new particle in the search for the standard model higgs boson with the atlas detector at the LHC. In Phys. Lett. B, vol. 716:103 (2012) [5] CMS Collaboration. Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC. In Phys. Lett. B, vol. 716:30 (2012) [6] ATLAS Collaboration. Search for pair production of heavy top-like quarks decaying to a high-pT W boson 0] ATLAS Collaboration. Search for pair production of heavy top-like quarks √ decaying to a high-p and a b quark in the lepton plus jets fi√ nal state at s = 7TeV with the ATLAS detector. In Phys. Lett. B, vol. 718:1284 (2012). URL http://arxiv.org/abs/ 1210.5468 Commenti on-line: http://www.accastampato.it/ 2013/06/nuova-fisica/
Bibliografia
Sull’autore
ATLAS Collaboration: http://atlas.ch/ Il Modello Standard: atlas.physicsmasterclasses. org/it/zpath_sm.htm [1] Neddermeyer S.H. e Anderson C.D. Note on the nature of cosmic-ray particles. In Phys. Rev., vol. 51:884 (mag 1937) [2] Cowan C.L. et al. Detection of the Free Neutrino. In Science, vol. 124:103 (lug. 1956) [7] UA2 Collaboration. Evidence for Z0 → e+ e− at the CERN anti-p p Collider. In Phys. Lett. B, vol. 129:130 (1983) [3] CDF Collaboration. Observation of top quark production in
Antonella Succurro (succurro@ifae.es), si e` laureata nel 2009 all’Universit`a degli Studi di Pavia con una tesi sulla ricerca di particelle supersimmetriche all’esperimento ATLAS del CERN. E` attualmente dottoranda presso l’Istituto di Fisica delle Alte Energie (IFAE) di Barcellona e continua a lavorare su ricerche di nuova fisica ad ATLAS. Al liceo voleva fare l’Accademia di Belle Arti. . .
Il problema dell’energia oscura Espansione dell’Universo: dalla costante cosmologica di Einstein a oggi Matteo Di Giovanni (Dipartimento di Fisica dell’Universit`a Sapienza di Roma)
osa sappiamo dell’Universo e dei meccanismi che ne regolano le dinamiche? Lasciamo che sia Edward Witten a rispondere: “Noi conosciamo molte cose, ma quelle che non conosciamo sono molte di pi`u”. Infatti, se andiamo a esaminare bene quello che conosciamo e i fatti che ci hanno fornito gli studi degli ultimi anni, ci accorgiamo che sono pi`u le domande che questi hanno aperto che le risposte che siamo riusciti a trovare. O meglio: di risposte ne abbiamo trovate molte, il problema e` che ogni volta che ne troviamo una si aprono altre decine di domande che giacciono ancora senza risposta. E l’energia oscura fa parte di quest’ultima categoria. Ma andiamo con ordine.
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Il piu` grande errore di Einstein Nel lontano 1917 Albert Einstein pubblic`o la teoria della Relativit`a Generale che riscosse immediato successo anche in ambito astronomico dato che fu in grado di risolvere il problema della precessione del perielio di Mercurio che la meccanica newtoniana non riusciva a spiegare. La risposta a questo problema la si trova nel modo in cui un corpo massivo come il Sole, o una stella qualsiasi, nelle sue vicinanze alteri le propriet`a geometriche e fisiche dello spazio stesso. Convinto della bont`a della sua teoria, Einstein decise quindi di applicare le equazioni della relativit`a generale all’intero Universo onde ottenere un modello che ne descrivesse la dinamica. Con sua grande sorpresa ottenne il modello di un Universo in espansione rallentato dalla gravit`a, risultato che lo turb`o non poco. Egli era infatti convinto che l’Universo dovesse essere statico. Quindi, per non tradire le proprie convinzioni, inser`ı all’interno del suo modello un fattore di energia costante e di segno negativo, tale da bilanciare la gravit`a e annullare esattamente l’espansione. Chiam`o questo fattore costante cosmologica. Tuttavia il modello statico di Einstein ebbe vita breve. Infatti, i fisici-matematici Alexander Friedmann e Georges Lemaitre dimostrarono, indipendentemente l’uno dall’altro, che in realt`a c’erano degli errori che rendevano il modello inconsistente. Ma la riprova che l’Universo fosse in espansione la si ebbe grazie alle osservazioni di Edwin Hubble il quale, per la prima volta nella storia, fu in grado di osservare galassie in moto al di fuori della Via Lattea. Einstein fu quindi costretto ad arrendersi all’evidenza e rigett`o la costante cosmologica considerandola “uno dei suoi pi`u grandi errori”: da quel momento in poi sarebbe stata universalmente posta pari a zero. Almeno fino al 1998.
Come si espande l’Universo? A partire dagli anni ’30 si era convinti che l’espansione dell’Universo fosse rallentata dalla gravit`a, non tanto a causa di eventuali evidenze sperimentali a riguardo, ma semplicemente perch´e era la spiegazione pi`u semplice ed era esattamente quello che mostravano le equazioni di Einstein in assenza di costante cosmologica. Infatti, almeno fino agli anni ’80, non esistevano le tecnologie adatte a creare un credibile progetto di ricerca in questo senso. La svolta avvenne sul finire degli anni ’80 grazie a Saul Perlmutter del Berkeley Lab che ide`o un metodo che consentiva di realizzare uno studio che desse risultati attendibili sfruttando alcuni risultati che erano emersi proprio in quegli anni. Innanzitutto si era arrivati alla conclusione che le Supernovae di tipo I-a1 potessero essere utilizzate come candele standard, risultato fondamentale dato che finalmente si aveva un indicatore di distanza che permettesse di osservare le zone dell’Universo ad alto redshift2 , che sono quelle che ci interessano per lo studio della sua espansione. A questo si aggiunsero i progressi fatti nel campo dell’analisi delle immagini digitali, dato che per compensare la rarit`a delle Supernovae I-a bisogna osservare grandi porzioni di cielo in cui sono raccolti migliaia e migliaia di pixel tra i quali sarebbe impossibile individuare a occhio nudo il puntino luminoso della supernova. Mettendo quindi insieme tutti questi risultati, Perlmutter avvi`o nel 1988 il Supernova Cosmology Project (SCP) per poter finalmente dare una risposta definitiva sulla natura dell’espansione dell’Universo. Anzi, a essere sinceri era convinto di osservare il rallentamento dell’espansione dovuto alla gravit`a. A Perlmutter segu`ı nel 1994 lo Hig-z Supernova Research Team (HZT) dell’australiano Brian Schmidt, uno studio concorrente che aveva gli stessi scopi di SCP. Con grande sorpresa di tutti giunsero entrambi a un risul1
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Le Supernovae Tipo I-a sono la fase finale dell’evoluzione di un sistema di stelle binarie. Quando in tali sistemi si arriva ad avere una nana bianca e una gigante, la prima comincia ad attrarre gli strati esterni della compagna fino a raggiungere il limite di Chandrasekar, limite che rappresenta la massa al di sopra della quale la nana bianca collassa innescando l’accensione del carbonio nel nucleo degenere con la conseguente esplosione di supernova. A causa dell’effetto Doppler, la luce proveniente da oggetti in allontanamento appare di lunghezza d’onda maggiore di quella di emissione (colore pi`u rosso). Viceversa nel caso di oggetti in avvicinamento (blueshift, spostamento verso il blu). Conoscendo quindi la lunghezza d’onda di emissione di una sorgente, misurandone il redshift rispetto a quanto atteso se ne pu`o ricavare la velocit`a di allontanamento.
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IL RICERCATORE ROMANO
tato inaspettato che nel 2011 avrebbe consegnato loro il premio Nobel: l’espansione sta accelerando!
Perche´ l’espansione e` accelerata? La risposta matematica a questa domanda e` relativamente semplice: perch´e la costante cosmologica e` diversa da zero e domina sull’energia gravitazionale. Quindi non e` manifestazione della staticit`a dell’universo come teorizzato da Einstein, anzi e` proprio quel fattore che ne provoca l’espansione accelerata. Ma di che natura e` questa costante cosmologica? Qual e` la forza che sta dietro questa accelerazione? Al momento non lo sappiamo, tutto quello che possiamo fare e` attribuirla a un’ipotetica forma di energia chiamata appunto energia oscura che e` matematicamente rappresentata dalla costante cosmologica. Tuttavia c’`e qualche ipotesi che possiamo fare, anche se si tratta ancora di supposizioni non verificate. Al momento la pi`u accreditata richiede di considerare l’energia oscura come la manifestazione dell’energia del vuoto associata all’intero Universo. Infatti, a ogni regione di spazio sappiamo essere associata un’energia del vuoto intrinseca e, dal momento che l’Universo e` uno spazio infinitamente esteso, quello che osserviamo non sarebbe nient’altro che l’energia del vuoto a esso associata. Questa interpretazione e` confortata dal fatto che la costante cosmologica si comporta esattamente come l’energia del vuoto, ha la stessa natura repulsiva e la sua densit`a di energia e` costante nel tempo. Ma il problema dell’energia oscura risiede proprio nella sua interpretazione come energia del vuoto. Infatti, il contributo osservato e` piccolo, dell’ordine di 10−5 GeV /cm3 , mentre il modello standard della fisica delle particelle per l’energia del vuoto prevede un contributo di 122 ordini di grandezza superiore! Un disaccordo disastroso che non sappiamo spiegare. A poco serve la supersimmetria che riduce la stima teorica di soli 60 ordini di grandezza. Teorie molto avanzate basate sulla gravit`a quantistica, che ancora non forniscono modelli funzionanti e che sono ancora allo stato embrionale, potrebbero portarci a ottenere un contributo di energia del vuoto esattamente nullo, ma questo non risolverebbe il problema dato che noi osserviamo un contributo di energia oscura che e` s`ı piccolo, ma comunque diverso da zero. A questo si aggiunge il problema che la densit`a di energia oscura potrebbe non essere costante nel tempo, con la conseguenza di far cadere la sua interpretazione come energia del vuoto e la sua rappresentazione tramite la costante cosmologica. Nel caso ci fosse una dipendenza temporale l’origine di tale energia andrebbe ricercata nel campo quantistico scalare chiamato quintessenza e nella particella a esso associata. Particella che per`o risulterebbe talmente leggera che al presente non saremmo comunque in grado di osservarla.
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Ammettere di non sapere... per ora Quindi in definitiva: cos’`e l’energia oscura? Non lo sappiamo. O meglio non sappiamo dirlo con certezza visto che le teorie in nostro possesso non sono in grado di giustificare il valore osservato n´e di dare una previsione coerente con le osservazioni. Torniamo quindi al punto di partenza: “Noi conosciamo molte cose, ma quelle che non conosciamo sono molte di pi`u”. Star`a al futuro aiutarci a decifrare questo mistero.
Bibliografia [1] Bransden B. e Joachain C. Physics of Atoms and Molecules. Pearson Education. Prentice Hall (2003). ISBN 9780582356924 [2] Branch D. Type Ia Supernovae as Standard Candles (2007) [3] Einstein A. e de Regny E. Il significato della relativit`a. Grandi tascabili economici Newton. Newton (1997). ISBN 9788881835850 [4] Monaco P. Introduzione all’Astrofisica (2009) [5] Ferrari V. e Gualtieri L. General Relativity (2011) [6] Perlmutter S. et al. Measurements of Ω and Λ from 42 High-Redshift Supernovae. In The Astrophysical Journal, vol. 517(2):565 (1999). URL http://stacks.iop.org/ 0004-637X/517/i=2/a=565 [7] Perlmutter S. Supernovae, Dark Energy, and the Accelerating Universe. In Physics Today, vol. 56(4):53–60 (2003) [8] Riess A.G. et al. Type Ia Supernova Discoveries at z¿1 From the Hubble Space Telescope: Evidence for Past Deceleration and Constraints on Dark Energy Evolution URL http: //arxiv.org/abs/astro-ph/0402512 [9] Wright N. URL http://www.vialattea.net/cosmo Commenti on-line: http://www.accastampato.it/ 2013/06/energia-oscura/
Sull’autore Matteo Di Giovanni (matteo.digio@ gmail.com), laureatosi nel 2012 con la dissertazione “Il problema dell’energia oscura” (relatore Dr. Alessandro Melchiorri), e` attualmente uno studente del corso di laurea in Astronomia e Astrofisica del Dipartimento di Fisica dell’Universit`a Sapienza di Roma.
accastampato num. 10, Giugno 2013
Il problema degli N corpi Gestire i gradi di liberta` di un sistema meccanico composto Antonella Marchesiello (Dipartimento di Matematica dell’Universit`a Sapienza di Roma)
ome si muovono i corpi nello spazio? E qual e` il modello matematico che c’`e dietro? Se pensiamo al nostro sistema solare, tutti sappiamo che i pianeti ruotano intorno al Sole, come afferma la prima legge di Keplero: “L’orbita descritta da un pianeta e` un’ellisse, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi”. Keplero formul`o questa legge agli inizi del 1600, basandosi su dati sperimentali provenienti dalle osservazioni dell’astronomo Tycho Brahe. Cosi facendo, riusc`ı a fornire una descrizione del moto dei pianeti, senza tuttavia spiegarne il perch´e. Per avere una giustificazione rigorosa, la scienza dovette attendere ancora qualche anno, fino a che Isaac Newton pose i fondamenti del calcolo differenziale e vettoriale e li utilizz`o per costruire un modello matematico del moto dei pianeti.
C
Il problema dei due corpi Consideriamo il caso pi`u semplice che si possa avere, ovvero il caso in cui abbiamo due soli corpi celesti in movimento e andiamo a studiare quello che si chiama il problema dei due corpi. Per fissare le idee, supponiamo che i due corpi di cui vogliamo studiare il moto siano la Terra e il Sole. Fissiamo un sistema di riferimento e indichiamo con ~xT e ~xS le posizioni di Terra e Sole, rispettivamente. La legge di gravitazione universale di Newton ci dice che il Sole esercita sulla Terra una forza di attrazione pari a
Ricordando che l’accelerazione e` la derivata seconda della posizione fatta rispetto al tempo, le equazioni del moto assumono questa forma:
d2 ~x dt 2 T
=
d2 ~x dt 2 S
T = − |~x Gm (~x −~xT ) −~x |3 S
GmS (~x −~xT ) |~xS −~xT |3 S
S
T
Queste equazioni possono essere risolte per quadrature, ovvero svolgendo degli integrali. Cos`ı facendo si possono calcolare, in maniera matematicamente corretta, le orbite dei due corpi. Quello che si trova e` che entrambi i corpi descrivono orbite ellittiche di cui uno dei fuochi si trova nel loro comune baricentro. Quindi in realt`a nel sistema Sole-Terra il fuoco dell’orbita ellittica non e` posto nel Sole. Tuttavia, la massa del Sole e` molto pi`u grande di quella Terra, precisamente la massa solare e` pari a circa 300 mila volte la massa terrestre. Quindi in pratica il Sole si trova nel baricentro del sistema. Per essere pi`u precisi, la differenza tra la posizione del baricentro ~xB e quella del Sole pu`o essere stimata: ~xS −~xB =
mT (~xS −~xT ). mS + mT
Per cui, identificando il fuoco con il Sole si commette un errore percentuale dell’ordine del rapporto mT /(mS + mT ) e la prima legge di Keplero e` soddisfatta solo nell’approssimazione vista.
~F = GmT mS~r r3 dove mT e mS sono rispettivamente le masse della Terra e del Sole, G e` una costante, detta costante di gravitazione universale, e~r rappresenta la distanza tra i due corpi: ~r =~xS −~xT . La Terra a sua volta esercita una forza di attrazione sul Sole, che ha stessa intensit`a e direzione ma verso opposto rispetto a ~F. Conoscendo l’espressione delle forze che Sole e Terra esercitano l’uno sull’altra, possiamo scrivere le equazioni del moto dei due corpi utilizzando la seconda legge di Newton:
b
Terra Sole
b
Forza = massa · accelerazione. Precisamente, se indichiamo con ~aT e ~aS le accelerazioni di Terra e Sole rispettivamente, otteniamo mT ~aT =
GmT mS (~x −~xT ) |~xS −~xT |3 S
m ~a = S S
T mS − |~Gm (~x −~xT ) x −~x |3 S S
Figura 1 – La Terra descrive un’orbita ellittica intorno al Sole a causa delle forze di attrazione gravitazionale reciproche (in rosso in figura) che si esercitano sui due corpi.
T
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IL RESTO DEL NEUTRINO
Il problema degli N corpi Poche righe pi`u su abbiamo studiato il sistema Sole-Terra come se fosse isolato, cio`e dimenticandoci della presenza di tutti gli altri corpi celesti presenti intorno a loro (ad esempio la Luna, tutti gli altri pianeti del sistema solare, ecc.). Cosa accadrebbe andando a considerare anche le interazioni con tutti gli altri pianeti del sistema solare, la Luna, ecc? Pi`u in generale, come si procede nello studio del cosiddetto problema degli N corpi, con N ≥ 3? Le equazioni del moto possono essere ricavate dalla seconda legge di Newton, procedendo in maniera analoga a quanto abbiamo fatto per due soli corpi. In questo caso, per`o, la forza ~F che agisce su ogni singolo corpo e` data dalla risultante di tutte le forze di attrazione gravitazionale dovute agli altri N − 1 corpi. Quindi le equazioni del moto hanno una struttura molto pi`u complicata e, tranne casi molto speciali, non si e` in grado di risolverle. Il punto e` che pi`u sono i corpi in movimento e pi`u aumentano i gradi di libert`a del sistema, ovvero il numero di variabili indipendenti necessarie per determinare univocamente la posizione di ciascun corpo nello spazio. Precisamente, un corpo in movimento in uno spazio tridimensionale ha, in generale, tre gradi di libert`a (tre coordinate), due corpi in movimento 6 gradi di libert`a e cos`ı via. Chiaramente, pi`u sono i gradi di libert`a di un sistema e pi`u e` complicato risolvere le corrispondenti equazioni del moto. Spesso la conoscenza di integrali primi, ovvero di quantit`a che rimangano costanti lungo le soluzioni, come ad esempio l’energia se il sistema e` conservativo, permette di ridurre i gradi di libert`a e, in alcuni casi, di integrare le equazioni del moto. Il problema dei due corpi e` appunto uno di questi casi fortunati, in cui si riescono a risolvere le equazioni del moto sfruttando la conservazione dell’energia, della quantit`a di moto e del momento angolare totale del sistema. Queste quantit`a si conservano anche per il problema con N ≥ 3 corpi, ma gi`a passando da 2 a 3 corpi i gradi di libert`a passano da 6 a 9: non solo le precedenti costanti non bastano pi`u per integrare le corrispondenti equazioni del moto, ma non ce ne sono altre da poter utilizzare! Per N ≥ 3 il problema degli N corpi si dice problema non integrabile.
Usare le giuste approssimazioni Su di esso e` attiva un’intensa attivit`a di ricerca, legata soprattutto alle sue molteplici applicazioni, che riguardano s`ı lo studio del moto dei pianeti, ma anche del moto di satelliti, del monitoraggio di asteroidi potenzialmente pericolosi per il nostro pianeta, ecc.
Principalmente, quello che si tenta di fare e` cercare di trovare una soluzione del problema in maniera approssimativa, ma matematicamente rigorosa. Ad esempio, nello studio del problema dei tre corpi, si pu`o considerare quello che si chiama il problema dei tre corpi ristretto, in cui le equazioni del moto vengono studiate nel limite in cui una delle tre masse sia cos`ı piccola, rispetto alle altre due, da poter essere considerata trascurabile. Il corpo di massa minore pu`o essere allora trattato come una piccola perturbazione del moto degli altri due, detti primari. Se si scelgono velocit`a e posizione iniziale in modo che al tempo zero i corpi si trovino tutti sullo stesso piano, allora si pu`o dimostrare che il moto complessivo avviene in questo piano con i due corpi di massa maggiore che ruotano intorno al loro comune baricentro. Quindi di fatto i due primari si comportano come se il terzo corpo non ci fosse. Un ragionamento analogo a questo ci permette di dire che, in un certo senso, se vogliamo determinare l’orbita della Terra (o di un qualsiasi pianeta del sistema solare) intorno al Sole possiamo trascurare la presenza di tutti gli altri corpi celesti e limitarci a considerare il sistema Sole-Terra (o Sole-pianeta).
Bibliografia [17] Celletti A. e Perozzi E. Meccanica Celeste - Il valzer dei pianeti. Cuen Editrice (1996) [18] Diacu F. The Solution of the n-body Problem. In The Mathematical Intelligencer, vol. 18(3) (1996) [19] Newton I. e Pala A. Principi matematici della filosofia naturale. UTET (1965) Commenti on-line: http://www.accastampato.it/ 2013/06/problema-n-corpi/
Sull’autore Antonella Marchesiello (anto. marchesiello@gmail.com), laureata in Matematica presso l’Universit`a Sapienza di Roma, ha conseguito di recente il Dottorato di Ricerca in Modelli e Metodi Matematici per la Tecnologia e la Societ`a presso lo stesso ateneo. I suoi interessi di ricerca riguardano principalmente lo studio di problemi di dinamica galattica.
Gestire un terremoto La previsione probabilistica dei terremoti e il decision-making Warner Marzocchi (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia – INGV)
Don’t judge human action by what happens. (Jacob Bernoulli)
on questa frase Jacob Bernoulli – uno dei pionieri del calcolo probabilistico – pi`u di tre secoli fa mise in luce i pericoli insiti nel decision making under uncertainty. Di fatto, in una situazione di incertezza non e` possibile prendere delle decisioni che risultino sempre essere quelle che avremmo preso a posteriori. Tale concetto pervade la vita di ogni persona, ogni giorno, nel momento in cui si devono prendere decisioni di diverso tipo: uscire senza l’ombrello in una giornata nuvolosa, decidere se accettare o no un’offerta di lavoro, comprare una macchina nuova, ecc. Solitamente, uno accetta di buon grado scelte sbagliate, come l’evacuazione da un edificio per un allarme antincendio rivelatosi poi un falso allarme, ma il problema diventa pi`u critico quando l’incertezza e` elevata e anche la posta in palio e` alta, come la vita stessa della persona. Un esempio tipico sono i terremoti. Durante sequenze sismiche di bassa e media magnitudo localizzate nello spazio si possono osservare aumenti di probabilit`a di accadimento di grandi terremoti nell’arco di uno o pi`u giorni di un fattore 100 o anche 1000; tuttavia, tale probabilit`a rimane di solito ampiamente sotto l’1%. Ad esempio, la probabilit`a settimanale di un terremoto di magnitudo superiore a 5.5 in una determinata area pu`o passare da 1/200000 a 1/200. La gestione di questo tipo di informazioni in termini di decision making e di comunicazione alla societ`a e` estremamente complessa e finora studiata solo parzialmente. In generale, possiamo distinguere un problema scientifico, uno relativo alle decisioni da prendere, e un problema di comunicazione. Tale suddivisione non e` solo semantica, ma rappresenta anche una distinzione di primo ordine dei compiti (e responsabilit`a) dei diversi attori coinvolti nel decision making.
C
Il problema scientifico La Scienza – non fa eccezione la previsione dei terremoti – e` pervasa di opinioni e modelli diversi. Ci`o e` salutare per l’evoluzione della Scienza, ma non lo e` quando si vogliono utilizzare queste informazioni per prendere delle decisioni. Spesso le opinioni degli scienziati divergono in maniera sostanziale, come nel caso delle cause dei cambiamenti climatici globali. Se chi prende le decisioni dovesse accettare tutte le informazioni scientifiche con lo stesso
peso, tanto varrebbe lanciare una moneta e scordarsi completamente della Scienza. In realt`a la Scienza non e` (o non dovrebbe essere) prevalentemente materia di opinione, per cui gli scienziati hanno la possibilit`a di fornire modelli di consenso, o autorevoli, che rappresentino la visione media della maggior parte dei ricercatori. Nel caso della previsione probabilistica dei terremoti di breve termine (giorni/settimane), si sono intensificate negli ultimi anni delle iniziative internazionali per la verifica sperimentale dei modelli a disposizione. Questa verifica sperimentale e` essenziale per ridurre al minimo le soggettivit`a e raggiungere un consenso oggettivo. Per ora i modelli migliori si basano sulla descrizione statistico-fisica dei cluster sismici. In sintesi, ogni terremoto aumenta la probabilit`a che ce ne siano altri ravvicinati nel tempo e nello spazio; le regole di come ogni terremoto alteri questa probabilit`a derivano dall’osservazione empirica e dalla modellazione fisica. Come anticipato in precedenza, in base a tali modelli, la probabilit`a di un grande terremoto in un arco spaziale e temporale di pochi chilometri e pochi giorni pu`o aumentare 100-1000 volte, ma tale probabilit`a molto raramente raggiunge l’1%. Questi modelli mettono anche in luce che molti terremoti forti avvengono senza che siano anticipati da una sequenza sismica.
Che decisioni prendere? Poich´e un terremoto forte pu`o avvenire senza ogni tipo di preavviso in molte aree del territorio italiano, e` chiaro e assodato che la migliore difesa dai terremoti e` quella di costruire le abitazioni in maniera adeguata. Tuttavia, nel mondo reale questo non e` sempre fatto (anche per un disinteresse delle autorit`a competenti), ed anche in un mondo ideale in cui tutte le case fossero costruite secondo le norme antisismiche, i terremoti possono a volte superare i limiti di scuotimento del terreno utilizzati per definire tali regole antisismiche creando danni ingenti (come e` avvenuto recentemente per il terremoto che ha colpito Christchurch in Nuova Zelanda). Che fare quindi durante una sequenza sismica? E’ ovvio che se le probabilit`a fornite dagli scienziati sono quelle descritte prima, ogni azione di riduzione del rischio intrapresa risulterebbe essere la maggior parte delle volte un falso allarme. E` impensabile quindi intraprendere azioni molto impattanti (come le evacuazioni di intere citt`a) che avrebbero comunque costi sociali inaccettabili sul lungo termine, oltre a minare la credibilit`a dei cittadini in tali azioni. Una possibile alternativa e` basata sul coinvolgimento diretto dei cittadini. In sintesi, ogni cittadino debitamente e correttamente
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IL RESTO DEL NEUTRINO
Figura 1 – Mappa di tutti i terremoti italiani registrati dalla Rete Sismica Nazionale dell’INGV dal 2000 al 2012: bit.ly/12fBM4g.
informato sul rischio deve decidere autonomamente quali azioni di riduzione del rischio e` conveniente prendere. Analogamente, nel caso dei danni derivati al fumo di sigaretta e` stato imposto alle compagnie di tabacco di informare correttamente i cittadini sui rischi connessi, ma si lascia poi ad ogni cittadino la scelta se smettere di fumare o meno. Un approccio simile e` adottato anche per l’antiterrorismo: negli aeroporti americani, vengono comunicati diversi livelli di rischio attentati, ma non si impone nessuna scelta ai cittadini. Nel caso di terremoti, un cittadino correttamente informato potrebbe decidere se gli conviene andare ad abitare temporaneamente da un amico o un parente che ha la casa antisismica, oppure evitare di andare a messa (le chiese sono tra le strutture pi`u vulnerabili), o semplicemente organizzarsi per una reazione pi`u rapida ad un eventuale terremoto. Un sindaco di un paese dotato di una palestra costruita secondo norme antisismiche potrebbe lasciarla aperta per i cittadini che non si sentissero a loro agio nelle loro case senza difese adeguate. Molti dei decessi causati dai terremoti avvengono nelle ore immediatamente successive al disastro, quindi i servizi di emergenza potrebbero avere diversi livelli di allerta interni a seconda degli aumenti di probabilit`a osservati. Ovviamente questi sono solo esempi, ed e` facile immaginare una pi`u ampia gamma di azioni di basso impatto che potrebbero essere intraprese da ogni singolo cittadino e/o amministratore. Queste non salverebbero necessariamente tutti, ma potrebbero contribuire ad avere meno decessi in caso di terremoto. Anche una persona in meno farebbe la differenza.
Il problema della comunicazione Il funzionamento di un qualsiasi tipo di strategia come quella descritta in precedenza assume che le persone siano correttamente 14
informate, da cui appare evidente il ruolo fondamentale ricoperto dalla comunicazione e educazione. Personalmente ritengo fondamentale il coinvolgimento di esperti in comunicazione nella pianificazione dei messaggi scientifici rivolti alla societ`a. Ci`o nonostante penso che il problema sia anche pi`u radicale. E` assodato infatti che le persone, gli italiani in particolare anche con un livello culturale alto, abbiano una scarsa confidenza con il concetto di probabilit`a; per esempio, molti credono che i numeri ritardatari nel gioco del lotto siano pi`u probabili di altri. Da ci`o nascono incomprensioni e distorsioni che portano ad una sbagliata interpretazione del messaggio e a una generale diffidenza verso questo tipo di informazioni. E’ necessaria una profonda riforma per inserire l’insegnamento della probabilit`a e statistica fin dai primi anni di scuola, e occorre anche uno sforzo di ricercatori e mass media per convogliare messaggi corretti e aiutare i cittadini ad una crescita culturale in questo ambito. Non e` forse una soluzione che dar`a risultati immediati, ma e` l’unica strada che pu`o portare ad una migliore conoscenza e quindi riduzione dei rischi.
Bibliografia [20] Jordan T. et al. Operational Earthquake Forecasting: State of Knowledge and Guidelines for Utilization. In Annals of Geophysics, vol. 54:315–391 (2011) [21] Marzocchi W. Putting science on trial. In Physics World, vol. 25:17–18 (2012) [22] van Stiphout T., Wiemer S. e Marzocchi W. Are short-term evacuations warranted? Case of the 2009 L’Aquila earthquake. In Geophysical Research Letters, vol. 37 (2010) [23] Woo G. e Marzocchi W. Operational earthquake forecasting and decision-making. In F. Wenzel e J. Zschau, curatori, Early Warning for Geological Disasters - Scientific Methods and Current Practice. Springer Berlin Heidelberg (2013). ISBN 978-3-642-12232-3 Commenti on-line: http://www.accastampato.it/ 2013/06/gestione-terremoti/
Sull’autore Warner Marzocchi (warner.marzocchi@ ingv.it) e` dirigente di ricerca presso l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ed e` co-responsabile del Centro di Pericolosit`a Sismica presso lo stesso ente. Ha coordinato, a diversi livelli, molti progetti nazionali ed internazionali incentrati sulla valutazione della pericolosit`a sismica e vulcanica su differenti scale temporali ed e` stato membro della commissione internazionale per la prevedibilit`a dei terremoti nominata dopo il terremoto de L’Aquila del 6 aprile 2009.
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Anatomia della scala musicale Note, armoniche e scale Martina Pugliese (Dipartimento di Fisica dell’Universit`a Sapienza di Roma)
ensando al termine scala musicale [24], probabilmente ci`o che ci viene in mente di primo acchito e` la successione delle 7 note su una qualunque tastiera di pianoforte. Per dare vita a tale tipo di scala per`o, e` stato necessario un lungo processo intellettuale. Infatti, sul pianoforte ogni tasto e` associato a una nota e, se pigiato, colpisce una corda (o un fascio di corde) che inizia a vibrare per poi trasmettere il suono nell’aria. Le caratteristiche della particolare corda vibrante determinano la frequenza con cui vibra, che e` associata alla corrispondente nota. Cerchiamo di capire per grandi linee come la convenzione tra note e tasti sia stata stabilita: se pensiamo ai suoni come RE[ e un DO], perch´e vi corrisponde un solo tasto? Parlando di strumenti a corda, una stringa di lunghezza L messa in vibrazione (per esempio una corda di pianoforte percossa dal martelletto, o una corda di violino, ma lo stesso vale anche per una colonna d’aria vibrante entro uno strumento a fiato) genera, oltre alla frequenza principale, legata alla sua lunghezza, tutte le sue armoniche, cio`e onde che vibrano a frequenze multiple di quella fondamentale. E` proprio la presenza delle armoniche che rende un suono ricco e corposo [25]. Un suono e` infatti dato da una sovrapposizione di onde, le armoniche di una frequenza fondamentale che si trasmettono in un mezzo come vibrazioni periodiche. Alla frequenza fondamentale in questione diamo il nome di nota. In particolare, l’equazione che descrive la fisica di una corda vibrante lunga L ha una soluzione sinusoidale:
P
r u(x) =
nπx 2 , sin L L
(1)
molti di essi risultano udibili). La voce umana e` lo strumento pi`u immediato che ciascuno di noi ha a disposizione: essa e` generata dalla vibrazione delle corde vocali, che a loro volta mettono in vibrazione la colonna d’aria nella cavit`a orale. Sul pianoforte, le frequenze principali a cui possiamo far riferimento sono ben fissate dai tasti, che identificano ciascuna nota. Non dimentichiamo per`o che oltre a tale nota ci sono tutti i suoi armonici ad arricchire il suono. Sebbene in linea di principio in natura sia possibile generare suoni di qualunque frequenza, negli strumenti a tastiera si e` scelto di adottare il sistema di intonazione denominato temperamento equabile [26] in quanto il rapporto tra le frequenze di note adiacenti si mantiene costante. Per ottenere questo si divide l’ottava in dodici parti (semitoni) e i tasti vengono assegnati in corrispondenza di questa procedura. Due semitoni formano un tono. Dovendo usare un numero finito di tasti per costruire lo strumento, si doveva scegliere quali note porre su di essi, ossia quali dovessero essere le componenti di una scala. Chiaramente quella equabile e` solo una delle tante possibili scelte che si potrebbero adottare per definire una scala. La pi`u naturale che si potrebbe pensare di costruire e` quella ottenuta seguendo proprio gli armonici di un suono: a partire da una frequenza scelta come principale ν, si considera tutta la sua serie di armonici (ν, 2ν, 3ν, 4ν . . .) ,
(2)
e quindi si assegnano le note ai rapporti di frequenze consecutive piuttosto che fissate da un’arbitraria divisione dell’ottava. 1 0.8
dove u rappresenta il valore della perturbazione (onda sonora) che si propaga sulla corda, in funzione di una coordinata spaziale x. Il numero intero n identifica la particolare armonica in considerazione: la prima e` data dal suono principale (la nota appunto), la seconda genera il suono all’ottava superiore (la frequenza raddoppia, come si vede in Figura 1, in cui la sinusoide presenta due picchi), la terza si trover`a ad avere tre volte la frequenza originaria e ad avere cos`ı un rapporto di frequenze pari a 3/2 con quella precedente (si trova a un intervallo di quinta giusta rispetto a quest’ultima), e cos`ı via. Ogni suono che generiamo pigiando un tasto di pianoforte o utilizzando un qualunque altro strumento e` dunque il prodotto di tale serie di suoni armonici. Naturalmente, la successione di armonici e` infinita, in quanto n pu`o assumere qualunque valore intero. Questo vale anche per la voce umana (una voce calda e` tale da essere ricca in armonici, nel senso che
0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6
n=1 n=2 n=3 n=4
-0.8 -1 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Figura 1 – Le prime quattro armoniche, indicate dal valore di n.
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Il problema e` che con tale procedimento si finisce per ottenere una scala in cui un tono non e` definito sempre dallo stesso intervallo in frequenza, e ci`o renderebbe difficile l’utilizzo degli strumenti a intonazione fissa come quelli a tastiera. Infatti, partendo da una certa nota scelta come fondamentale, e costruendo la scala mediante la sua successione di armonici, si ottengono rapporti di frequenza tra note adiacenti che non si mantengono costanti lungo la scala stessa. Chiaramente ci`o implica che, una volta che si usa un’altra nota fondamentale, la successione va modificata per rispettare gli stessi rapporti, e quindi lo strumento va riaccordato. Dunque, l’avvento del sistema temperato equabile ha risolto una volta per tutte la questione, fissando, di fatto, le note in maniera artificiale, ma facendo in modo che risultino equispaziate, e che nella scala siano presenti tutti gli intervalli consonanti (sono quegli intervalli generati da suoni tali che un armonico dell’uno sia sfasato di un’ottava rispetto ad un armonico dell’altro) esistenti. Tale lavoro di definizione di una scala priva di ambiguit`a e` ci`o che ci rende capaci di suonare uno strumento a tastiera in una qualsiasi tonalit`a, senza alcun bisogno di intonarlo a ciascun cambio di intonazione. L’opera di Bach “Il Clavicembalo ben temperato” e` una raccolta di preludi e fughe nelle 12 tonalit`a che dimostra in maniera eccellente le potenzialit`a di uno strumento a tastiera quale il pianoforte, sfruttando la sua bellezza [27, 28]. Ciascuno dei brani riportati potrebbe tranquillamente essere riprodotto in un’altra tonalit`a in modo semplice, riscrivendo solamente lo spartito.
Bibliografia [24] Lamarque L. La nuova enciclopedia della musica Garzanti. Garzanti (1988) [25] Jeans J.H. Science and Music. Dover (1961) [28] Ball P. L’istinto musicale: come e perch`e abbiamo la musica dentro. Dedalo (2010) [26] Apreda A. Fondamenti teorici dell’arte musicale moderna. Ricordi (1959) [27] Frova A. Armonia celeste e dodecafonia: musica e scienza attraverso i secoli. Bureau (2006) Commenti on-line: http://www.accastampato.it/ 2013/06/scala-musicale/
Sull’autore Martina Pugliese (m.letitbe@gmail. com), laureata in Fisica presso l’Universit`a Sapienza di Roma, e` attualmente dottoranda in Fisica presso lo stesso ateneo. Si occupa principalmente di modellizzazione di dinamiche di linguaggio, ma suonando da anni il pianoforte, e` anche molto interessata al profondo rapporto tra musica e scienza.
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FISICAST Curiosita` dalla fisica, per comprendere perche´ accade cio` che accade Giovanni Mazzitelli (Laboratori Nazionali di Frascati LNF-INFN)
nizio a scrivere questo articolo ascoltando le ultime battute della 12ma puntata del podcast di FISICAST, “La meccanica quantistica nel mio cellulare”. Forse sono la persona meno indicata a scrivere questo articolo. In effetti, mi trovo nelle redazione come editore, e non come autore, ruolo che mi consente di avere uno sguardo diverso su questo progetto creato da ricercatori volenterosi, oltre che volontari, che sta crescendo con loro di puntata in puntata.
I
Le origini FISICAST nasce circa un anno fa da una chiacchierata con Riccardo Faccini, professore di Fisica all’Universit`a Sapienza di Roma, che appassionato di storia si era entusiasmato del podcast HISTORYCAST: un prodotto semplice ma completo, da fruire in macchina, in autobus, ecc., didatticamente corretto, rivolto a un pubblico di studenti e appassionati della materia. E` cos`ı che insieme a Gianluca Li Causi, ricercatore INAF, e Giovanni Organtini, professore di fisica alla Sapienza, ci siamo lanciati nel realizzare un prodotto analogo nel campo della fisica, provando ad affrontare in modo semplice ma esaustivo aspetti anche difficili della fisica moderna, come la meccanica quantistica e relativistica, o principi complessi della fisica classica. Il proposito principale era quello didattico/divulgativo, ma in realt`a, cos`ı come per la rivista Accastampato, realizzata da giovani studenti universitari che si vogliono cimentare nel campo della comunicazione scientifica, l’obiettivo sottinteso era anche quello di educare i ricercatori a comunicare al largo pubblico, nonch´e a farlo
con strumenti e modalit`a diverse da quelle usuali. Per il progetto avevamo bisogno di un supporto tecnico e di uno spazio in cui iniziare a pubblicare le prime puntate per vedere se il progetto poteva funzionare. Abbiamo quindi deciso di utilizzare le risorse dell’associazione Frascati Scienza e ospitare i podcast su radioscienza.it, dominio che acquistai tre anni fa pensando che il “nome fosse tutto un programma” e che il fatto che il dominio fosse libero la raccontava lunga sulla cultura scientifica italiana. Gli ultimi due ingredienti necessari per partire erano un curatore del sito e della post-produzione, e una voce professionale nella veste d’interlocutrice/ascoltatrice. Questi ruoli sono stati ricoperti da Carlo Mancini, dottorando in Fisica, e Chiara Piselli, studentessa di Scienze delle Comunicazioni con i quali abbiamo iniziato a produrre le prime puntate sicuramente un po’ ruvide e artigianali: audio zoppicante, volume ingombrante dei brani musicali, testi non troppo scorrevoli e letti pi`u che recitati. Ma i commenti degli amici e sostenitori sono stati comunque incoraggianti. Provando e riprovando, grazie al supporto tecnico di Radio Sapienza e infine con l’arrivo di Antonella Bartoli e Edoardo Massaro in regia, il prodotto finale e` sicuramente migliorato.
Fisicast oggi A oggi FISICAST ha prodotto 14 podcast che, con cadenza mensile, affrontano questioni fondamentali della fisica e introducono l’ascoltatore a concetti di base con esempi legati all’esperienza quotidiana: il tempo, lo spazio, i principi della relativit`a speciale e della meccanica quantistica. In altre puntate si spiega il funzionamento di strumentazioni o di fenomeni con i quali si viene a contatto quotidianamente, ponendo maggiormente attenzione sui principi fisici, senza soffermarsi su aspetti ingegneristici: il GPS, le tecniche di misura astronomiche, l’effetto fotoelettrico, la meccanica quantistica nel quotidiano. Infine, alcune puntate sono dedicate alla frontiera pi`u avanzata della fisica moderna e alle novit`a del momento: il bosone di Higgs, la promozione del libro “La fisica della sobriet`a”.
Il processo produttivo
Figura 1 – Screenshot del sito ufficiale di FISICAST.
La redazione e realizzazione di una puntata di FISICAST segue un percorso che in questi giorni potremmo definire di democrazia reale o creativit`a partecipata: un ricercatore propone alla redazione un argomento tramite la stesura di una bozza di circa 10 mila caratteri. La bozza viene revisionata dalla redazione, che ne
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valuta sia il rigore scientifico che la chiarezza. Infine il testo viene condiviso con un gruppo di persone non esperte, che valutano l’interesse e la comprensibilit`a del testo evidenziando eventuali criticit`a, dando il via a un rapida serie di iterazioni che migliorano il testo fino alla piena comprensione. Segue quindi la registrazione presso la sala incisioni di Radio Sapienza del Dipartimento di Scienze della Comunicazione dell’Universit`a Sapienza di Roma. Le puntate sono rese disponibili sul sito ufficiale, su iTunes e su YouTube e ogni 5 puntate vengono stampati dei cd audio da distribuire in omaggio al pubblico interessato durante manifestazioni ed eventi scientifici. A fine marzo 2013 FISICAST ha superato i 20 mila ascolti, ricevendo commenti sempre pi`u positivi, costruttivi e incoraggianti, motivandoci cos`ı a proseguire con decisione su questo percorso. Personalmente ritengo che FISICAST, anche se realizzato con risorse limitate e grazie al lavoro di ricercatori e non di professionisti della comunicazione, abbia una sua ragion d’essere in un panorama spesso inquinato dai protagonismi di una scienza d’effetto, da imprecisioni e improvvisazioni. Panorama in cui il ricercatore, sempre pi`u distante dalla societ`a reale, a volte silenziosamente rinuncia all’impegno civile e sociale, a mio avviso implicito invece nel suo ruolo.
Bibliografia Historycast: www.historycast.org Radio Scienza: www.radioscienza.it Fisicast: www.fisicast.it Commenti on-line: http://www.accastampato.it/ 2013/06/fisicast/
Sull’autore Giovanni Mazzitelli (giovanni. mazzitelli@frascatiscienza.it) e` ricercatore presso i Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), dove si occupa di acceleratori e rivelatori di particelle elementari. Da sempre e` appassionato di comunicazione della scienza. Questa passione lo ha spinto a ideare e realizzare dal 2006 ad oggi la Settimana della Scienza e la Notte Europea dei Ricercatori, oltre che fondare Frascati Scienza associazione di ricercatori e cittadini che dal 2008 promuove la cultura scientifica nell’area tuscolana e romana.
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Maddmaths! Matematica Applicata: Divulgazione e Didattica Roberto Natalini (Istituto per le Applicazioni del Calcolo “Mauro Picone” IAC-CNR)
a matematica e` un po’ la bestia nera di tutti gli studenti e non ha una buona reputazione presso il cittadino medio, nonostante gli sforzi, spesso eroici, di alcuni insegnanti validi e preparati che cercano di presentare questa materia in un modo pi`u vivo e attraente. Certo, ci sono stati libri e film e spettacoli teatrali che hanno cercato di raccontarla un po’ meglio, di narrare storie di matematici, ma spesso l’immagine che ne risulta e` pi`u vicina a quella del matematico pazzo che a quella (sicuramente pi`u interessante) dello scienziato brillante e affidabile con idee spesso fantasiose (la realt`a sar`a in un qualche punto intermedio. . . ).
L
Per questo, a partire dal 2008, nell’ambito delle iniziative della SIMAI (Societ`a Italiana di Matematica Applicata e Industriale, www.simai.eu) abbiamo cercato di immaginare un percorso che contribuisse a cambiare questo stato di cose, perch´e crediamo che la matematica sia oggi una delle risorse principali della tanto decantata innovazione tecnologica, e che per questo sia necessario rimuovere il pregiudizio negativo su questa disciplina. Oggi i matematici si occupano di ottimizzazione di processi industriali, di traffico veicolare e pedonale, della gestione delle reti di dati, del trattamento e compressione di immagini, della crittografia su web e nelle banche. Sono coinvolti nelle previsioni meteorologiche, nel disegno di reti idriche, nella prevenzione di catastrofi naturali. Sono alle frontiere della genomica e della proteomica e risultano indispensabili per la progettazione di videogiochi ed effetti speciali al cinema. Sono dietro agli algoritmi che gestiscono i vari motori di ricerca su web, Google fra tutti. Insomma, in Italia, ma ancora di pi`u all’estero, la professione del matematico occupa spazi sempre maggiori, ma di questi successi e dei possibili sviluppi si parla poco e di solito in modo poco informato.
Figura 1 – Testata del sito maddmaths.simai.eu.
La genesi Il nostro percorso verso una migliore comunicazione della matematica comincia alla fine di marzo del 2009 con la pubblicazione del sito di MADDMATHS!1 (MADD e` un acronimo 1
N.B.: il punto esclamativo e` parte integrante del nome!
che sta per MAtematica Divulgazione e Didattica), all’indirizzo maddmaths.simai.eu. Il sito e` nato sotto il patrocinio della SIMAI, e a partire dalla fine del 2012, l’Unione Matematica Italiana (UMI) ha deciso di condividere questa esperienza. La redazione e` diretta da Stefano Pisani, un brillante giornalista scientifico con una laurea in Matematica e attualmente autore di satira (Collabora con il “Fatto Quotidiano” e ha collaborato come autore satirico per l’Unit`a e a “1,2,3 stella” di Sabina Guzzanti). Il resto della redazione e` composto da un piccolo gruppo di matematici, giovani e meno giovani. L’aggiornamento del sito avviene abbastanza continuamente, ma con una diffusione dal ritmo sostanzialmente bimestrale, tramite l’invio di una speciale newsletter, la Madd-Letter, che si pu`o ricevere andando direttamente sul sito a iscriversi nell’apposita casella. Ad affiancare la redazione c’`e un comitato editoriale tutto formato da matematici. Io ho un ruolo di coordinatore di questa iniziativa, e da quest’anno sono stato affiancato da Lucia Caporaso, attualmente Direttore del Dipartimento di Matematica e Fisica di Roma Tre (`e anche una straordinaria matematica, andate a guardare la sua pagina personale: www.mat.uniroma3.it/users/ caporaso/caporaso.html). Lo scopo del sito e` di porsi come una vetrina della matematica italiana e anche come punto di ritrovo e discussione per tutti, dagli studenti agli insegnanti delle scuole secondarie, ai curiosi, a chi conosce la matematica solo per sentito dire. Vuole inoltre essere un sito per incuriosire e raccontare alcune storie. Ci sono molte rubriche: Vita da Matematico (cosa fanno i matematici quando non fanno matematica?), il Test di Proust (math-reloaded, un questionario a suo tempo pubblicizzato dall’autore della Recherche, a cui si sottopongono, pi`u o meno docilmente, alcuni matematici europei di spicco), Giovani Matematici Crescono (interviste ad alcuni giovani matematici molto brillanti). E poi , l’Angolo Arguto, i Luoghi della Matematica e l’Alfabeto Matematico di Corrado Mascia. Senza dimenticare le Schede divulgative, le News matematiche e le “Fake” News (notizie che vorrebbero essere matematiche, ma non lo sono, tipo la storia del solito scienziato inglese che inventa una formula per trovare l’amore perfetto o per bere acqua gassata e produrre un rutto armonico in Si bemolle minore). Abbiamo anche realizzato dei video (la serie Math! Inside).
Il pubblico In questi due anni e mezzo il pubblico ha risposto molto bene all’iniziativa. Si e` creato un gruppo Facebook di lettori, con quasi
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ONDA LUNGA
700 aderenti, tra cui molti insegnanti e studenti delle superiori, e si contano oltre 5000 accessi unici mensili, con una grande variet`a di tipologie di persone interessate. E non c’`e solo il web! Oltre a partecipare a iniziative come “La notte dei ricercatori” e a compiere presentazioni divulgative nelle scuole, abbiamo organizzato degli appuntamenti presso la Libreria Assaggi di Roma situata nel quartiere San Lorenzo (www.libreriaassaggi.it). Quest’anno gli incontri avranno come titolo Maddmaths! Racconta e si svolgeranno in questo modo: uno scrittore e un matematico si incontrano intorno a un tema, come giochi, caso, tempo, regole, contare. Ne parlano, leggono, discutono tra di loro e con il pubblico per un’ora. L’iniziativa e` rivolta principalmente, ma non esclusivamente, a studenti degli ultimi anni delle superiori e primi anni di universit`a, e cercher`a di esplorare i legami che esistono tra matematica e letteratura. La linea editoriale di Maddmaths! e` basata su due linee portanti. Da una parte i lettori devono trovare contenuti interessanti e originali, notizie di prima mano, un linguaggio curato e semplice che non si permetta mai scorciatoie logiche e concettuali. Dall’altra i contributi sono quasi sempre scritti da matematici attivi, perso-
ne che fanno ricerca in prima persona e sono in grado di parlare con competenza e completa padronanza anche di tematiche molto avanzate. E tutto questo cerchiamo di proporlo con leggerezza, cercando di divertirci e di divertire. Cercando insomma di far capire che i matematici non sono pazzi. O forse un po’ s`ı, ma solo quel tanto che basta per affrontare problemi che a volte si rivelano essere veramente pazzeschi. Commenti on-line: http://www.accastampato.it/ 2013/05/maddmaths/
Sull’autore Roberto Natalini (roberto.natalini@ cnr.it), dirigente di ricerca del CNR presso l’Istituto per le Applicazioni del Calcolo M. Picone e responsabile del settore divulgazione per la Societ`a Italiana di Matematica Applicata e Industriale, e` il coordinatore del sito web Maddmaths!.
ESPERIMENTI
Pellicole trasparenti
S CHEMA
L’effetto Marangoni tra tensione superficiale e materiali tensioattivi di Paola Malacari itagliamo dal sottile foglio di plastica rigida delle forme a piacere, possibilmente idrodinamiche, con un intaglio laterale dove poi inserire un pezzettino di sapone. Riponiamo una di queste barchette nella bacinella d’acqua. Vedremo l’imbarcazione muoversi lungo una direzione oppure in circolo a seconda della posizione dell’intaglio. Per osservare un effetto maggiore, versiamo una goccia di detersivo per i piatti sulla superficie dell’acqua contenuta nella bacinella.
R
M ATERIALE
Cosa succede? Abbiamo appena verificato l’effetto Marangoni, il fenomeno per cui, a causa delle forze agenti sulle superfici a contatto, i corpi subiscono uno spostamento. La domanda che ci poniamo e` : cosa crea tale effetto? Per rispondere dobbiamo porre la nostra attenzione sul materiale utilizzato nell’esperimento. Abbiamo infatti scelto il sapone come carburante a causa delle sue propriet`a tensioattive! I materiali tensioattivi tendono ad agevolare la bagnabilit`a (processo che porta a contatto un liquido e una superficie solida) dell’acqua abbassandone la tensione superficiale. Sono schematizzati in genere tramite una testa idrofila e una coda idrofoba. La loro struttura crea un legame tra le molecole d’acqua e le molecole del materiale adiacente, che altrimenti non si creerebbe, proprio perch´e la parte idrofila tende a legarsi all’acqua mentre quella idrofoba tende a starne lontana. A far muovere la barchetta e` quindi il trasferimento di massa provocato dalla differenza di tensione superficiale. Pi`u precisamente, si parla di gradiente di tensione superficiale. La barchetta naturalmente cesser`a di muoversi non appena l’intera superficie dell’acqua sar`a ricoperta di materiale tensioattivo, ossia di sapone. Cosa e` il gradiente di una funzione? Data una funzione f (x, y, x) continua e derivabile, la funzione gradiente ha per componenti le derivate parziali della funzione f . Il gradiente ci indica come varia f nell’intorno di un determinato punto x0 , quindi come e quanto varia la funzione stessa se ci muoviamo lungo le direzioni determinate dalle coordinate in cui la funzione e` espressa (x, y e z nel nostro caso). Con gradiente di tensione superficiale, quindi, intediamo indicare quanto rapidamente cambia la tensione superficiale all’interfaccia tra i due mezzi (fluido e corpo solido). Cosa e` la tensione superficiale? Si tratta di una propriet`a relativa alla superficie di separazione (detta anche interfaccia) fra un fluido e un’altra sostanza di natura differente, liquido, gas o solido che sia. All’interno di un fluido la forza totale di attrazione tra molecole e` nulla, ma ci`o non avviene lungo la superficie, dove la somma delle forze che agiscono su ogni molecola si traduce in una forza di attrazione diretta verso l’interno del fluido. Questa forza d`a origine alla tensione superficiale. Non e` altro, quindi, che la diretta responsabile di quella pellicola trasparente sulla quale ci sembra che camminino gli insetti! Applicazioni I detergenti moderni sono composti da materiali tensioattivi. Questi tendono a legarsi allo sporco tramite la parte idrofoba. La parte idrofila resta invece in contatto con l’acqua mettendo in sospensione lo sporco. I tensioattivi hanno cos`ı la capacit`a di infilarsi nello sporco distaccandolo dal materiale sul quale aderisce. accastampato num. 10, Giugno 2013
• 1 bacinella piena d’acqua • 1 saponetta • 1 sottile foglio di plastica rigida
A RGOMENTI • Tensione superficiale • Gradiente di una funzione • Materiali tensioattivi
RECENSIONI
La citta` della scienza
C OPERTINA
Storia di un sogno a Bagnoli n’icona della comunicazione della scienza in Italia, conosciuta e apprezzata in tutt’Europa. Il 4 marzo 2013, poco dopo le 21, un incendio la distrugge quasi completamente, azzerando un decennio di lavoro, di impegno, di passione per la Scienza. Incollando alla tv quei milioni di visitatori che dalla fondazione nel 2001 l’avevano visitata almeno una volta (una media di 350 mila l’anno). Mostrando al mondo come in Italia si possano produrre eccellenze assolute, ma come sia altrettando facile annientarle. Semplicemente lasciandole appassire, non pagando quanto dovuto in tempi certi, e poi facendole decapitare dalla criminalit`a, di qualunque tipo sia in questo caso.
U
Ma cos’era davvero Citt`a della Scienza? Cosa c’era dietro quei capannoni oggi andati in fumo, ma fino a pochi mesi fa brulicanti di bambini? Il sottotitolo del libro di Pietro Greco, esperto e attento giornalista scientifico, e` la risposta in una parola: un sogno. Un folle, ma nobile sogno, anzi “l’ennesimo sprazzo di nobilt`a – mai velleitario, ma mai, neppure, prevalente – nella storia di miserie mai del tutto vinte della citt`a”. Di una Napoli piena di contraddizioni, troppo spesso nota per i suoi primati negativi, ma sorprendentemente anche accostata, come in questo caso, a vette altissime di eccellenza. Pietro Greco, che Citt`a della Scienza l’ha vista nascere fin dal primo barlume di idea e che conosce personalmente da decenni i protagonisti di questa avventura, racconta la storia di questo particolare museo scientifico, ma non si limita a una narrazione cronologica. Prende spunto dagli esperimenti di comunicazione messi in campo nel progetto Citt`a della Scienza e dai traguardi raggiunti negli anni per scrivere anche un saggio sul concetto di museo scientifico e di science center, per riflettere sulle fasi dello sviluppo scientifico del ’900 e della parallela evoluzione della comunicazione della scienza e in generale dei rapporti sempre mutevoli tra scienza e societ`a. E` proprio questo aspetto che salta agli occhi anche solo scorrendo l’indice di quest’opera: il discorso su Citt`a della Scienza si intreccia in maniera indissolubile con quelli sulla scienza e sulla citt`a. Nel museo scientifico e nelle sue attivit`a hanno s`ı un ruolo preminente i contenuti (scientifici), ma non e` secondario il luogo fisico vero e proprio: l’ex area industriale di Bagnoli, i capannoni riadattati a nuove funzioni, il progetto architettonico e urbanistico. In altre parole, i mille fili che legano (legavano) la scienza alla citt`a. Attraverso la Citt`a della Scienza, appunto. Che in questo senso era (`e) scienza nella citt`a e citt`a della scienza insieme. Il libro, agile, ma denso allo stesso tempo, e` impreziosito dalla prefazione di Romano Prodi, che parte dalla curiosit`a dell’Uomo per arrivare al valore simbolico della collocazione del museo, e dall’introduzione di Tullio Regge, che lascia emergere la sua preoccupazione per la scarsa cultura scientifica della societ`a italiana attraverso il racconto di proprie esperienze personali. Due serie di fotografie in bianco e nero spezzano poi la successione lineare delle pagine: una dedicata tutta alla struttura interna ed esterna, e una incentrata su quelle persone che in fondo sono state e sono tutt’ora l’anima del sogno: chi l’ha pensato e costruito, chi l’ha supportato e chi l’ha vissuto in prima persona, visitandolo, toccandolo con mano e, oggi, ricordandolo. Con la speranza di tornare a dormire e a sognare, anche dopo l’amarissimo risveglio di quella maledetta sera di marzo. Alessio Cimarelli (Giornalista free-lance, ufficio stampa del LENS di Sesto Fiorentino)
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I N BREVE Titolo Autore Editore Anno Pagine Prezzo ISBN
La citt`a della scienza Pietro Greco Bollati Boringhieri 2006 254 16,00 e 88-339-1702-9
Accastampato non e` un periodico, pertanto non e` registrato e non ha un direttore responsabile. E` un esperimento di comunicazione realizzato dall’associazione Accatagliato degli studenti di fisica dell’Universit`a Sapienza di Roma con il duplice obiettivo di mostrare al pubblico non specialistico e agli studenti delle scuole superiori le ricerche portate avanti nell’area romana e di fornire l’occasione agli studenti universitari e ai giovani ricercatori di raccontare il proprio lavoro quotidiano e di confrontarsi con la comunicazione scientifica non specialistica. La rivista e` prodotta dal motore di composizione tipografica LATEX. I sorgenti sono sviluppati e mantenuti da Alessio Cimarelli e sono disponibili richiedendoli alla Redazione. Impaginazione: Alessio Cimarelli Copertina: Silvia Mariani
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