LA SCIENZA PER TUTTI

ANNO NUOVO ELEMENTI NUOVI!

Dopo settimane piene d’esami universitari, non ancora conclusi, torno finalmente a scrivere e a dedicare un po’ di tempo al blog. Anno nuovo elementi nuovi! Eh sì …. non c’è miglior modo di iniziare quest’anno, spero ricco di posts,  se non quello di parlare dei nuovi elementi che da quest’anno entreranno a pieno titolo in tutte le tavole periodiche.

I loro nomi sono: flerovio (Fl)  e livermorio (Lv).

Questi due elementi erano già presenti nelle tavole periodiche, ma solo alla fine dell’anno appena passato (2011) sono stati ufficializzati dalla IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) i nomi e le principali proprietà chimico-fisiche.

Entrambi appartengono ad un’importante  classe di elementi la cui massa atomica supera quella dell' uranio (il più pesante tra gli elementi preparati non artificialmente) e pertanto detti elementi transuranici.

Gli elementi in questione, abbinati al loro numero atomico (n° di protoni nel nucleo), sono:

nettunio (93), plutonio (94), americio (95), curio (96), berkelio (97), californio (98), einsteinio (99), fermio (100), mendelevio (101), nobelio (102), laurenzio (103), rutherfordio (104), dubnio (105), seaborgio (106), bohrio (107), hassio (108), meitnerio (109), darmstadtio (110), roentgenio (111), copernicio (112) ununtrio (113), flerovio (114), ununpentium (115), livermorio(116),  ununseptium (117) e ununoctio (118).

Si usa inoltre il termine “elementi superpesanti” per quelli che presentano un numero atomico superiore o uguale  a 110.

Come avrete sicuramente notato, mentre la maggior parte degli elementi citati presenta un nome ben riconducibile a nomi di pianeti, illustri personalità nel mondo scientifico, località ecc…, alcuni di questi (elementi 113, 116, 117 e 118) presentano dei nomi provvisori e che ne indicano semplicemente il numero atomico. Questo perché, nonostante siano stati in qualche maniera sintetizzati, non sono stati ancora approvati definitivamente dalla IUPAC.

Flerovio e livermonio, prima di esser accettati dalla comunità scientifica, si chiamavano infatti ununquadium e ununhexium.

Chiunque sia in possesso di nozioni basilari di chimica e di fisica può comprendere chiaramente che atomi così pesanti sono altrettanto instabili e pertanto difficili da “manipolare”. Questo è uno dei motivi per i quali la IUPAC necessita di parecchio tempo prima di riconoscere tali elementi (la loro sintesi non è di facile riproducibilità).

Chi ha seguito con un po’ di costanza il mio blog si potrebbe chiedere: “c’è qualche collegamento tra gli ultimi post, dedicati ai viaggi nel tempo e RITORNO AL FUTURO, e questo post sui nuovi elementi ufficializzati e in generale sui transuranici?”

Se consideriamo che il Plutonio, carburante della mitica DeLorean DMC-12 di “RITORNO AL FUTURO”, è un elemento transuranico (numero atomico = 94) e che al suo scopritore (Seaborg) è dedicato l’elemento numero 106 (Seaborgio),  anch’esso transuranico, allora la mia risposta non può essere che affermativa!

Termino qui questo primo post del 2012 e vi rimando ai prossimi dove tratterò in modo più approfondito ma spero digeribile questa classe di elementi e cenni di radioattività.

Alla prossima puntata!

A CAPODANNO SI RITORNA NEL FUTURO!

In questo ultimo post del 2011 vorrei concludere l’argomento “viaggi nel tempo” con un breve riepilogo delle puntate precedenti e  con un ampio omaggio al film “RITORNO AL FUTURO” .

Andiamo per ordine….

Nei post precedenti è stato detto che mentre i viaggi nel futuro non sono in contrasto con la teoria della relatività, i viaggi nel passato presentano un vasta gamma di paradossi; il più famoso e importante  è denominato PARADOSSO DEL NONNO (vedi post n°59).

Per tentare di aggirare o risolvere questi paradossi sono state formulate 3 principali teorie: teoria degli universi paralleli (o del multiverso), la congettura di protezione cronologica (di Stephen Hawking) e il principio di autoconsistenza di Novikov.

Di quest’ultime mi sembra di aver parlato anche troppo a lungo ed è per questo che vorrei lasciare ampio e suggestivo spazio alla prima delle tre teorie enunciate: la teoria degli universi paralleli.

Tale teoria (o ipotesi) è presente nella maggior parte dei film di fantascienza che affrontano il tema dei viaggi nel tempo.

Questa prevede che ogni volta che si interviene in un’azione del passato (o del presente) si “costruisce” un nuovo futuro!

Se pensiamo alle varie scelte  che ogni giorno dobbiamo affrontare, a seconda di cosa si sceglie si forma un ben definito scenario futuro (es. ti va di mangiare un gelato? Le due risposte (sì e no) portano a due futuri differenti!Chiaro il concetto?)

Un breve filmato tratto da “RITORNO AL FUTURO (II° EPISODIO)” a mio avviso chiarisce meglio di tante parole questo concetto!

Una questione che finora non ho affrontato riguarda l’oggetto che più ci affascina in questi film: la MACCHINA DEL TEMPO!

COME SONO FATTE E CHE CARBURANTE UTILIZZANO?

Beh … la domanda e la risposta sono ovviamente riferite ai modelli che ritroviamo nelle varie apparizioni cinematografiche e  non a dei modelli standard e funzionanti!

Come al solito porterò ad esempio la mitica DELOREAN DMC-12 in quanto è quella che conosco di più!

Quella che compare nel film e che vedete nella foto è una semplice autovettura (unico modello di auto sportiva costruita dalla DeLorean Motor Company dal 1981 al 1983) che però necessita, per viaggiare nel tempo, di una scarica di 1.21 gigawatt.

Nel primo film è una carica di plutonio a fornire, attraverso una reazione nucleare , la potenza richiesta per il funzionamento della macchina del tempo (1.21 gigawatt).

Del plutonio parlerò diffusamente nel prossimo post (primo del 2012) in modo da collegare quanto ho espresso ultimamente con la CHIMICA.

Negli altri due episodi della trilogia, il serbatoio a plutonio viene sostituito da un particolare dispositivo detto Mr Fusion!

Questo dispositivo è alimentato da comuni rifiuti, avviando una fusione nucleare per alimentare i circuiti temporali ed il flusso canalizzatore, di cui parlerò tra pochissimo.

COME FUNZIONA QUESTA MACCHINA DEL TEMPO?

Vi riporto una breve sintesi trovata su wikipedia:

“L'operatore dentro la DeLorean deve azionare i circuiti temporali per accendere un display a LED in cui viene visualizzata la data e l'ora di dove sta andando, di dove si trova, e di dove era. Dopo questo procedimento, l'operatore deve programmare il tempo di destinazione e poi deve accelerare fino ad 88 miglia orarie (142 km/h) finché il flusso canalizzatore non si attiva. La DeLorean sparirà in un "accecante" lampo di luce blu lasciandosi alle spalle due strisce di fuoco e l'operatore si ritroverà istantaneamente nella destinazione desiderata. Va precisato che il veicolo si sposta solo nel tempo, nel senso che il punto in cui appare alla fine del salto temporale è esattamente lo stesso in cui sparisce all'inizio del salto stesso. Ovviamente lo spostamento però avviene anche nello spazio, perché il punto di partenza e arrivo si muove insieme alla Terra, e con esso anche la DeLorean.”

«Il generatore di fusione (Mr. Fusion) dà energia ai tempo-circuiti e al flusso canalizzatore, ma il motore a combustione interna funziona con la normale benzina, lo ha sempre fatto!» (cit. Doc)

FLUSSO CANALIZZATORE:

Il flusso canalizzatore  è un dispositivo immaginario frutto della straordinaria inventiva di Doc (inventore della macchina del tempo nel film), che lo ha descritto come ciò che rende possibile viaggiare nel tempo. Esso è situato dietro i sedili della DeLorean ed organizzato come una "Y" in uno scompartimento rettangolare.

Originariamente Doc ha concepito l'idea il 5 novembre 1955 mentre appendeva un orologio in piedi sul water, la porcellana era bagnata e così scivolò battendo forte la testa sul lavandino; non appena riprese i sensi ebbe una visione, un'immagine scolpita nella testa. Inoltre, quando Doc mostra a Marty (ragazzo protagonista nel film) il flusso canalizzatore nel 1985, racconta che gli ci sono voluti 30 anni e tutto il suo patrimonio per realizzare l'invenzione.

CHE FINE HA FATTO LA DELOREAN?

Nel corso del terzo e ultimo episodio della saga (ambientato nel Far West), la DELOREAN  andò distrutta. Doc non si perse d’animo e  costruì un nuovo flusso canalizzatore per una locomotiva del tempo. Il flusso canalizzatore della locomotiva del tempo è alimentato con il vapore ed è situato nella parte frontale del veicolo.

La DeLorean DMC-12 utilizzata nel film è stata venduta all'asta negli Stati Uniti per ben 541.200 dollari. La cifra è giustificata dal fatto che non si trattava di una replica, ma dell'originale e più precisamente di uno dei tre esemplari rimasti dei sette realizzati.

Chiudo quest’ultimo post dell’anno 2011 con questo simpatico filmato tratto dall’ultimo episodio della trilogia!

Auguro a tutti voi e alle vostre famiglie una buona serata e un sereno 2012!

UNA VIGILIA A BASE DI PARADOSSI SPAZIO-TEMPORALI!

Nel precedente post vi ho presentato in maniera “leggera”, o almeno lo spero,  il vero problema dei viaggi nel passato: i paradossi spazio-temporali.

Ci eravamo lasciati con due curiosi filmati che ruotano attorno ad una versione del paradosso del nonno, di cui vi parlerò tra poco, rivisitato da Stephen Hawking.

Oggi, vigilia del Santo Natale, cercherò di presentare in maniera chiara e sintetica i principali paradossi spazio-temporali e alcune illustri interpretazioni e spiegazioni.

PARADOSSO DEL NONNO.

Il paradosso del nonno è stato descritto per la prima volta da René Barjavel, autorevole scrittore in ambito fantascientifico, nel suo libro “Le voyageur imprudent” (il viaggiatore imprudente).

Tale paradosso prevede che un nipote torni indietro nel tempo e uccida il nonno prima che incontri quella che poi sarebbe diventata sua nonna, dunque prima che potessero sposarsi ed avere figli. Se ciò fosse possibile, il nipote non sarebbe mai potuto nascere, dunque non sarebbe mai potuto tornare indietro nel tempo ed uccidere suo nonno.

La domanda è questa:  Il nipote ha viaggiato indietro nel tempo oppure no?

Sono state proposte alcune ipotesi per risolvere la contraddizione non solo di questo paradosso, ma di tutti quelli derivanti da viaggi nel passato.

Le più importanti che ho trovato, e che molti conoscono, sono di seguito riportate

Teoria del multiverso (o degli universi paralleli)

Congettura di protezione cronologica

Principio di auto consistenza di Novikov

• Secondo la teoria del multiverso questo paradosso non è una contraddizione, perché ogni "interferenza" col passato produrrebbe le sue conseguenze solo in un universo parallelo nel quale la storia si evolve in maniera diversa. Un universo parallelo viene generato istantaneamente ad ogni singola "interferenza", e pertanto un viaggio nel passato comporterebbe la creazione di infiniti universi con infinite linee temporali.

Se invece si assume che l'universo esistente sia unico (o che i vari universi siano totalmente isolati), allora il paradosso sussiste e in qualche maniera bisogna supporre o dimostrare che il fatto paradossale non possa avvenire.

Qui si distinguono due approcci abbastanza diversi tra loro ma che cercano di risolvere la questione: la congettura di protezione cronologica e il principio di auto consistenza di Novikov.

CHE COS’E’ LA CONGETTURA DI PROTEZIONE CRONOLOGICA?

La congettura di protezione cronologica è un ipotesi avanzata da Stephen Hawking secondo la quale deve essere in qualche modo  impossibile ogni forma di viaggio indietro nel tempo, per motivi da noi ancora sconosciuti. Le leggi della fisica devono essere tali da impedire la nascita di curve temporali chiuse, o di tunnel spazio-tempo  almeno su scale che non siano di piccolissime dimensioni.

Un tunnel di dimensioni tali che uno scienziato pazzo (vedi filmato post precedente) possa  sparare a sé stesso nel passato deve essere in qualche modo proibito!

“E’ come se ci fosse una Agenzia per il Controllo Cronologico che impedisce la comparsa di curve temporali chiuse, così da rendere l’universo un luogo sicuro per gli storici” (Stephen Hawking 1992).

PRINCIPIO DI AUTOCONSISTENZA DI NOVIKOV:

Tale principio è una soluzione ai paradossi spazio-temporali proposta dal fisico russo Igor Dmitriyevich Novikov negli anni ottanta.

Il principio afferma in poche parole che il passato è immutabile. Più precisamente, in un percorso temporale chiuso,  gli eventi devono essere determinati non solo dagli eventi passati, ma anche da quelli futuri: per questo motivo è impossibile impedire un evento già avvenuto dal suo futuro;

Novikov ha inoltre proposto un problema più semplice (forse)  rispetto al paradosso del nonno e altrettanto curioso.

Chi come me ama il biliardo apprezzerà ancor di più questo esperimento mentale “costruito” dal fisico russo.

Immaginiamo di avere un biliardo con due buche, che chiameremo A e B, collegate da una macchina del tempo: una palla che entra nella buca B torna indietro nel tempo di pochi secondi ed esce dalla buca A prima di essere entrata in buca. Vi è cioè un lasso di tempo in cui sul biliardo sono presenti due palle, o meglio due versioni della stessa palla: una più giovane che sta per entrare nella buca B ed una più vecchia che è appena uscita dalla buca A.

È possibile calcolare la traiettoria da dare alla palla perché, uscendo dalla buca A, urti sé stessa impedendosi di entrare nella buca B: si creerebbe così un paradosso. Ma, secondo Novikov, la palla uscirebbe da A con un angolo leggermente diverso da quello previsto, e si limiterebbe a sfiorare se stessa, modificando di pochissimo la propria traiettoria. La palla entrerebbe sempre nella buca B, ma a causa della leggera deviazione uscirebbe da A, appunto, con quella traiettoria leggermente diversa che fa sì che si urti di striscio.

Questo è il nucleo della concezione di Novikov: il paradosso c'è solo se prima ignoriamo l'effetto dell'urto (supponendo che la palla entri nella buca B) e lo prendiamo in considerazione solo dopo (quando la palla esce da A). Invece occorre considerare subito l'effetto dell'urto, sia nel periodo in cui la palla non è ancora entrata in B che in quello in cui è già uscita da A, dato che sono lo stesso periodo.

Vi rimando al prossimo post, ultimo riguardante i viaggi nel tempo, e auguro a tutti voi un

Buon Natale!

UN BREVE “ANTIPASTO” DI PARADOSSI TEMPORALI!

Nel post precedente ho cercato di mettere in evidenza il fatto che non sussistono particolari paradossi riferiti ai viaggi nel futuro, in quanto ben plausibili e non in contraddizione con la fisica relativistica (o einsteniana).

Ho invece solo accennato al fatto che i viaggi nel passato sono molto più in discussione e la scienza attuale non dà una risposta univoca in merito.

La pesante ed intricante questione è strettamente legata ad una miriade di paradossi che si possono descrivere e difficilmente spiegare ipotizzando un viaggio nel passato.

In questo mini-post vi propongo due video molto curiosi (uno è il seguito dell’altro) e che ruotano intorno al celebre PARADOSSO DEL NONNO, rivisitato da colui che per trent’anni (1979-2009) ha occupato la prestigiosa cattedra di matematica a Cambridge (un tempo presieduta da  Isaac Newton): Stephen Hawking.

Sui vari paradossi e le loro possibili risoluzioni mi soffermerò nella prossima “puntata”  (ho deciso di modificare leggermente la cronologia delle cose che vi propongo ….. cavoli!questi viaggi nel tempo mi stanno proprio contagiando!)

Buona visione e al prossimo post!

RITORNO AL FUTURO ….. SCIENZA O FANTASCIENZA?

Scrivo questo post in seguito una giornata molto intensa e legata al piacevole superamento della seconda e corposa parte dell’esame di CHIMICA FISICA 2 dedicata alla spettroscopia (parte della fisica che studia gli spettri e l’interazione radiazione elettromagnetica - materia).

L’oggetto di questo post, a cui pensavo già da tempo, è una domanda molto interessante legata ai viaggi nel tempo.

RITORNO AL FUTURO … SCIENZA O FANTASCIENZA?

Premetto che la mia intenzione non è quella di fare “ascolti” (come fanno i programmi televisivi) e attirare la gente con queste domande molto suggestive senza poi concludere il discorso e dare delle risposte.

Cercherò solo di dare qualche informazione, qualche risposta e di rendere la cosa molto digeribile.

Dunque …..vi sarà sicuramente capitato di guardare dei film di fantascienza in cui i viaggi nel tempo  vengono proposti  in modo tanto affascinante quanto privo di connessione con la vita “reale”.

Una trilogia di film che personalmente adoro e so di esser in buona compagnia (vero prof. Anto?) è la celebre saga: RITORNO AL FUTURO.

Di seguito vi riporto un breve tributo trovato in rete:

Il fulcro del film, come di tutti gli altri che affrontano lo stesso tema, è un misterioso oggetto: la MACCHINA DEL TEMPO!

Pur essendo il fulcro, è anche l’anello debole della questione ed è proprio per questo che in ogni film è presentata una diversa macchina del tempo.

E’ l’anello debole della questione perché al momento non è stata inventata una macchina x (o xi .....in pochi mi capiranno...vero Marco?)  alimentata da un carburante y in modo tale da raggiungere velocità paragonabili a quella della luce (VEDI POST N° 54 e 52) e pari a circa 300.000 Km/s.

Infatti, secondo la teoria della relatività (in particolare quella ristretta) del grande Albert Einstein, nella quale spazio e tempo vengono unificati, indipendentemente dall’osservatore, la massima velocità consentita è proprio quella che ho scritto poco fa e indicata con la lettera c.

Sempre secondo questa sconvolgente e geniale teoria, si dimostra che se la velocità è inferiore a quella della luce, essa non è più indipendente dal tipo di osservatore , ma dipende da come questo si muove o da come e dove è posizionato nello spazio.

In modo particolare, per un oggetto A che si muove con una velocità maggiore rispetto ad un oggetto B, il tempo scorrerà in modo RELATIVAMENTE più lento.

Questa assunzione, apparentemente molto semplice (c’è tutta una bella trattazione a riguardo), ci permette di dare una buona e parziale risposta alla domanda iniziale.

I viaggi nel tempo sono solo fantascienza o c’è un minimo di base/verità scientifica?

RISPOSTA PARZIALE

 I viaggi nel futuro sono fisicamente possibili e non sono in contraddizione con la teoria relativistica.

Essendo la cosa fisicamente possibile ma difficilmente realizzabile dato che entra in gioco anche l’aumento spropositato della massa, bisogna prendere la risposta come buona ma con le pinze!

Un semplice ma efficace esempio è stato presentato dal prof.  Gian Francesco Giudice, fisico del CERN, in una piacevole conferenza tenuta a Venezia il 28 ottobre  scorso e a cui ho partecipato.

“Supponete di possedere un’astronave che viaggi ad una velocità paragonabile con quella della luce (es. 10-20 volte inferiore). Dopo esser partiti dal nostro pianeta si immagina di mantenere tale velocità per 27 anni proseguendo in una traiettoria “rettilinea”. A questo punto immaginiamo di invertire la rotta e viaggiare per altri 27 anni alla stessa velocità fino a ritornare al pianeta Terra. Beh …. mentre per voi saranno passati solo 54 anni, gli abitanti della Terra e la Terra stessa saranno “invecchiati”  di milioni d’anni!”

Ecco quindi un “semplice” e possibile esempio di un un viaggio nel futuro!

Per quanto riguarda i viaggi nel passato, la questione è un po’ più complicata. La risposta della scienza è che questi viaggi sono in dubbio. Entrano infatti in gioco i cosiddetti tunnel spazio-temporali  o tunnel di Einstein-Rosen (o  wormhole), ossia delle possibili scorciatoie nel passaggio da un luogo ad un altro e con le dovute conseguenze.

Questi tunnel si possono adeguatamente sfruttare (attraverso esperimenti “mentali”) sia per tentare di dar risposta ai viaggi nel passato che nel futuro.

 Io direi che per oggi può bastare! Spero di non avervi annoiato e vi rimando al prossimo post, in cui darò ulteriori informazioni e con dei collegamenti alla materia che più amo: la CHIMICA!

Alla prossima puntata!