tre lunghi minuti

Illusione

Secondo voi i quadrati A e B sono dello stesso colore?

Sembrerebbe proprio di no ma lo sono. Per verificarlo cliccate qui e li vedrete collegati da una riga l'uno all'altro.

Questa illusione, chiamata illusione dello stesso colore, dimostra come, anche nell'osservazione scientifica, la mente umana può fornire risultati ambigui o poco accurati, come nella percezione diretta dei colori.
Una illusione simile la possiamo sperimentare nel cielo che osserviamo tutte le notti quando c'è la luna piena: la dimensione della luna all'orizzonte; o, in situazioni meno frequenti e non osservabili da tutti, l'ombra apparente generata dai corpi celesti.

Per misurare la dimensione apparente della luna all'orizzonte, proviamo con una matita in mano ed il braccio disteso davanti a noi a misurare, segnandola con l'unghia, la dimensione della luna rispetto alla matita. Ripetiamo, un ora dopo, lo stesso esperimento, quando la luna ci sembrerà molto più piccola rispetto alla prima misurazione e scopriremo che la dimensione è identica.

Astri e particelle. Le parole dell'universo

Al Palazzo delle esposizioni di Roma è in programma una mostra dal 27 ottobre 2009 al 14 febbraio 2010 Realizzata dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, l’Istituto Nazionale di Astrofisica e l’Agenzia Spaziale Italiana, con la direzione scientifica di Roberto Battiston.

Di seguito l'affascinante presentazione di questa mostra tratta dal sito:
http://www.palazzoesposizioni.it 

Richard Feynman, il famoso fisico, affermava che esistono arcobaleni  che gli occhi non possono vedere ma che per questo non sono meno affascinanti. Chi si occupa di  particelle elementari, di forze fondamentali, di meccanica quantistica, vale a dire di cose invisibili e  infinitamente piccole, ma proprio per questo alla base di tutto il resto, ha ben presente l'osservazione di Feynman. Il nostro pensiero è intriso di immagini, anche quando affronta le questioni piu' astratte.   Buona parte delle scienze della natura, la biologia, la geologia, solo per citarne un paio, sono in grado attingere a delle immagini di una bellezza ed efficacia  straordinaria e non hanno problemi ad essere comunicate.  L'astronomia è entrata da un paio di decenni a far  parte di  questo club scientifico:  prima di Hubble e dei super telescopi moderni  le cose non stavano certamente  cosi' e certamente la grandissima parte di informazioni che ci provengono  oggi dal cosmo sono ottenute con strumenti raffinati che estendono enormemente la nostra  capacità di vedere.
Questa mostra parte dal presupposto che, una  volta viste, anche le particelle elementari diventano incredibilmente  familiari e quotidiane.  Che se riusciamo a manipolare con le nostre mani il tessuto dello spazio tempo non ce ne dimenticheremo facilmente.  Che se l'espansione dell'universo ci avvolge in tre dimensioni  mentre la guardiamo potremo raccontarla ai nostri amici o ai nostri figli.  E se capiamo come  l'eco del Big Bang sia  davvero presente nelle antenne delle nostre televisioni, la prossima volta che guardiamo il Grande Fratello  ci puo' venire voglia di cambiare canale e di... sintonizzarsi sull' Universo.
Gli astri sono irraggiungibili  ma ci mandano una grande quantità di messaggi sotto forma di radiazione, messaggi che, opportunamente rivelati e decodificati, ci  permettono di capire di cosa siano fatti i corpi celesti, come si sviluppino, quale sia il loro ruolo nell'Universo. 
Gran parte di questa radiazione è luce, una piccola  parte è materia.  Della parte luminosa solo una piccola frazione è visibile ai nostri occhi  attraverso le lenti dei telescopi.  Quasi tutti i messaggi che arrivano sul nostro pianeta sono invece invisibili.
Nel  corso del secolo scorso la comprensione  dell' Universo è progredita in modo straordinario  proprio perché siamo riusciti a sviluppare strumenti sempre piu' sofisticati che ci permettono di  vedere i vari tipi  di arcobaleni, di luce e di materia, nascosti ai nostri sensi e di  godere dell'estetica dell' invisibile. 
La mostra si apre con una Doccia Cosmica: niente paura  non si tratta di una secchiata d'acqua ma semplicemente  della visualizzazione dei Raggi Cosmici,  i muoni  che impalpabili e numerosissimi, attraversano il nostro corpo in ogni singolo istante della nostra vita.  Ogni secondo siamo trapassati da centinaia di queste particelle,  fratelli pesanti degli elettroni,   prodotti  nell'atmosfera e che finiscono la loro corsa a decine o centinaia di metri di profondità nel terreno. Nella Doccia Cosmica  sarà possibile prendere una fotografia assieme a questi effimeri ma penetranti messaggeri dell' Universo e mandarla via email agli amici.
Poco piu' in là è invece  possibile vedere nei dettagli le particelle della radioattività naturale, in parte dovuta ai Raggi Cosmici,  piccole tracce che  appaiono dal nulla nella  forma di sbuffetti di condensazione all' interno di una  Camera a Nebbia (video su Mediecenter).
E' a partire da queste tecniche che gli scienziati hanno sviluppato esperimenti sempre piu' grandi e complessi  come quelli  che permettono negli altopiani dell'Argentina  di studiare Raggi Cosmici  che hanno una energia equivalente ad  una palla da tennis battuta da un campione. O come gli esperimenti  che nello spazio ricercano la materia oscura e l'antimateria.  O quelli sotto il Gran Sasso in grado di fotografare tutti i dettagli il percorso di una particella energetica che  attraversa ben 17 metri di materia.
E poi ci sono i neutrini. Siamo immersi in un mare di queste particelle, emesse dalle stelle, incluso il nostro Sole, dalle supernovae,  dal Big Bang.  Dieci milioni di miliardi di neutrini  solari, provenienti direttamente dalla fornace della nostra stella,  attraverseranno il vostro corpo mentre  visitate la mostra.  Per rivelare i neutrini solari occorrono strumenti molto grandi, posti nelle viscere del Gran Sasso, in grado di rivelarne uno ogni tanto e di vedere il sole da sotto la montagna.  
Analogamente per rivelare i neutrini che vengono dalla nostra galassia gli scienziati usano il nostro pianeta come filtro: con giganteschi esperimenti piantati nei ghiacci del Polo Sud  guardano in neutrini che vengono dall'emisfero Nord, nelle profondità  mare Mediterraneo guardano i neutrini che vengono dall' emisfero Sud.  Un curioso modo di usare il nostro pianeta,  no ?   Qualche cosa di simile lo facciamo con il fascio di neutrini che corre sottoterra  dal CERN di Ginevra al Gran Sasso dove sono posti gli strumenti per la  rivelazione di queste particelle.
La mostra continua con la luce, il messaggero principe con cui l'Universo comunica con noi. La luce visibile si', ma soprattutto quella invisibile, dalle onde radio ai raggi gamma. Quella che negli ultimi 50 anni   ci ha permesso di vedere tutti i colori dell' Universo, e di apprezzare il suo splendore, la sua violenza, la sua immensità.  Un arcobaleno di astronomie, che parlano tutte degli stessi oggetti,  ma osservandoli da punti di vista diversi: ogni colore dello spettro esteso corrisponde a ben precisi processi fisici e stati della materia, gas, polvere,  stelle, esplosioni, jet di materia e radiazione.   Grazie alla luce emessa  nelle bande radio, il pubblico potrà ascoltare il fischio delle pulsar,  oggetti compattissimi   che, girando su se stessi  centinaia di volte al secondo, emettono una onda radio modulata nelle frequenze sonore.
La luce è in grado di attraversare l'Universo e di raggiungerci dopo un viaggio che puo'  essere iniziato poco dopo il Big Bang, quasi 14 miliardi di anni fa. In questo lungo viaggio, la maggior parte dei  fotoni  non incontrano praticamente nessuna particella, procedono alla cieca nella loro frenetica oscillazione elettromagnetica, fino a che non sbattono violentemente  contro un atomo, magari nella retina dei nostri occhi.   Ma in tutto questo tempo non si annoiano troppo, perché sono in continua interazione con la struttura dello spazio tempo, la geometria dell' universo deformata dalla gravità prodotta dalle masse dei corpi celesti. 
La luce percorre sempre la strada piu' breve tra due punti e nello spazio piegato dalla gravità questo percorso non è necessariamente una linea retta. Per spiegare questo concetto è stata realizzata una installazione in cui la presenza  del visitatore modifica in modo dinamico  la geometria  dello spazio, come se fosse una stella o un buco nero.
Nella parte finale della mostra potremo dare fondo alle nostre piu' sfrenate e nascoste  ambizioni, vivendo 5 minuti da Dio e  creando universi caratterizzati da diverse composizioni di materia ed energia. In tempo reale vedremo  se siamo capaci di fare qualche cosa che funziona e scopriremo che fare il Creatore non è un mestiere facile, quasi tutti gli  universi creati fanno rapidamente flop.
Nel centro della mostra è posta  una grande semisfera, che prende nel tempo le sembianze della Terra, di una stella, di una galassia: dentro alla sfera il pubblico puo' incontrare gli scienziati italiani, intervistarli in modo virtuale, farsi raccontare quello che fanno, come lo fanno e perché hanno scelto di farlo. Premi Nobel e giovani borsisti, una vasta comunità che di generazione in generazione si passa il testimone in un contesto internazionale,  a partire da Galileo, passando per Fermi e la sua scuola fino ai contemporanei come  Rubbia e Giacconi.  Una secolare ricchezza culturale rappresentata oggi dagli Enti che organizzano la mostra, l'INFN, l'INAF e l'ASI, di cui l' Italia deve andare fiera e che deve essere sostenuta per  non  andare dispersa.
Nel corso della visita accadranno delle cose straordinarie, in tempo reale:  scoppieranno 100.000 supernove nell' Universo visibile,  disperdendo nel cosmo 10 milioni di miliardi di miliardi di chili di ferro,  sarete attraversati da 1 milione di Raggi Cosmici oltre che dai suddetti neutrini solari. Abbiamo fatto le cose in grande: vi  faranno compagnia nelle sale della mostra   mille miliardi di fotoni del Big Bang e 150 miliardi di neutrini anch'essi provenienti dai primi istanti dell' Universo.  E le centinaia di miliardi di particelle di materia oscura?  Come degno finale di una Mostra dedicata agli arcobaleni invisibili, scoprirete che nonostante tutto quello che siamo riusciti a scoprire, l' Universo ci nasconde ancora oggi il 95%  di quello che lo compone... un messaggio per le nuove generazioni di scienziati: il bello ha ancora da venire. 

Mettere l'acqua sul fuoco

Bollire l'acqua è l'atto più semplice in cucina, ma non per questo meno interessante dal punto di vista scientifico. Riempiamo una pentola con tre o quattro litri di acqua fredda e mettiamola a scaldare lentamente sul fuoco. La temperatura inizia a salire. Dopo un po', sul fondo della pentola e sulle pareti noteremo delle piccole bolle, ma non è vapor d'acqua, perché la temperatura è ancora troppo bassa. Quelle bollicine sono formate da gas che erano disciolti nell'acqua, come azoto, ossigeno e anidride carbonica. La solubilità dei gas in acqua diminuisce all'aumentare della temperatura, motivo per cui le bibite gassate si servono molto fredde, e via via che l'acqua si scalda ritornano alla fase gassosa.
Continuiamo a scaldare. L'acqua sul fondo, più vicina al fuoco, aumenta la sua temperatura e per convezione cerca di risalire. L'acqua vicina alla superficie evapora sempre più velocemente, contribuendo a raffreddare la superficie. Usare un coperchio velocizza l'ebollizione, e quindi fa risparmiare energia, perché trattenendo il vapore caldo si riduce la dispersione termica.
A temperature vicine all'ebollizione si formano bolle sul fondo della pentola, qualcuna si stacca per raggiungere la superficie. Ormai la temperatura del fondo, più alta rispetto alla temperatura della superficie, è sufficientemente alta da trasformare, in alcuni punti, l'acqua dalla fase liquida a quella gassosa. Le prime bolle che si staccano dal fondo però non riescono ad arrivare in cima. A volte sembrano addirittura scomparire. La loro pressione interna non è ancora abbastanza elevata da vincere la pressione esterna. Mentre salgono, la loro temperatura si riduce e il vapore può ritrasformarsi in liquido.
Aumentando ancora la temperatura il rimescolamento diventa più vigoroso, e le bolle di vapore cominciano a sfuggire dalla superficie. Quando la temperatura dell'acqua raggiunge il punto di ebollizione, il vapore si forma non solo sulle pareti della pentola, ma anche all'interno del liquido, e l'acqua bolle vigorosamente. Ora la temperatura non aumenta più. Alzando il fuoco otteniamo solo un incremento della produzione di vapore, quindi non velocizziamo la cottura dei cibi eventualmente immersi. A questo punto conviene, per non sprecare gas, ridurre il fuoco al minimo indispensabile per mantenere la temperatura desiderata.

LEGGENDE METROPOLITANE.   «Mi  raccomando,
metti il sale". È vero che   l'aggiunta di sale   au-
menta  il punto  di   ebollizione   dell'acqua,   ma
per aumentarlo di un grado ci vogliono 58 gram-
mi di sale, molto più  di quanto ne sopportereste
nella vostra pasta.

Ma a quale temperatura bolle l'acqua pura? Al livello del mare a 100 gradi Celsius, tuttavia il punto di ebollizione è influenzato dalla pressione atmosferica che diminuisce con l'altitudine. Chi ha cucinato in alta montagna sa che il cibo cuoce più lentamente perché l'acqua bolle a temperature inferiori. Il punto di ebollizione diminuisce di circa un grado ogni 300 metri di altezza sul livello del mare. In un rifugio a 3000 metri, quindi, l'acqua bollirà a 90 gradi. Meglio procurarsi una pentola a pressione... Aumentando la pressione otteniamo infatti l'effetto opposto: l'aumento della temperatura di ebollizione. Il coperchio a tenuta della pentola a pressione impedisce al vapore di sfuggire.
Accumulandosi sopra il liquido, il vapore aumenta la pressione che agisce sull'acqua, spostando il punto di ebollizione a valori più alti e velocizzando la cottura. In realtà, in una pentola a pressione l'acqua non bolle mai: raggiunti circa 120 gradi e una pressione doppia rispetto a quella atmosferica scatta la valvola di sicurezza.
Anche l'aggiunta di sale all'acqua aumenta il punto di ebollizione. Per aumentare il punto di ebollizione di un grado, però, si devono aggiungere 58 grammi di sale, una quantità ben superiore a quella usata in cucina. Quindi a tutti gli effetti pratici l'aggiunta del sale in cucina non aumenta apprezzabilmente il punto di ebollizione.

Dario Bressanini per Le Scienze

Perché ci si perde camminando in circolo

Finora si pensava che la deviazione dalla linea retta fosse dovuta alle leggere asimmetrie fra le gambe presenti in quasi tutte le persone, ma non è così.

Betelgeuse, una stella che dimagrisce.