venerdì, Marzo 24, 2023
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Archi vs balestre: pro e contro

Archi vs balestre: pro e contro
Archi vs balestre: pro e contro

Gli archi esistono da quando sono emersi gli umani e le uniche cose che sono cambiate sono il modo in cui sono fatti e le punte delle frecce. Le balestre sono state create come un’alternativa più semplice all’uso di un arco e ora, nell’era moderna, abbiamo archi ad aria che hanno un aspetto simile a un fucile.

L’arco lungo

Un design che abbraccia decine di migliaia di anni ed è stato utilizzato in quasi tutte le guerre da quando sono emersi gli esseri umani. Nella seconda guerra mondiale un tenente colonnello britannico di nome Jack Churchill, soprannominato “Fighting Jack” o “Mad Jack” usava un arco invece di un fucile in combattimento. Questo soldato ha effettuato l’unica uccisione con arco e frecce della seconda guerra mondiale e nella guerra moderna.

Un arco è un ripiego per molte persone in quanto puoi creare frecce o dardi da un ramo di un albero, spago sottile e piume (facendo una freccia affilata con la punta di legno) e qualsiasi freccia o dardo è riutilizzabile, puoi recuperare la freccia o il dardo quando viene sparato finché non subisce un danneggiamento.

Esistono tre tipi di archi lunghi:

  1. L’ arco tradizionale o ricurvo è composto da flettenti elastici in legno o metallo elastico, che costituisce il corpo dell’arco tradizionale o ricurvo, quindi viene aggiunta una corda sottile annodata ad entrambe le estremità dell’arco che viene utilizzata per attaccare o “incoccare” ” la freccia usando la scanalatura della cocca della freccia.
  2. L’ arco composto è una versione moderna che utilizza camme e molta più corda, funziona allo stesso modo, tranne per il fatto che il corpo è progettato per avere degli extra, come un mirino, un poggiafreccia e una presa. Alcuni sono invece dotati di impugnatura a pistola.
  3. C’è anche il tradizionale arco lungo reso famoso dagli inglesi, che inventarono il progetto nel 1300 e dominava la guerra in quanto aveva la potenza e la portata per colpire il nemico prima che raggiungesse la linea del fronte.

Il peso di trazione è importante quando si sceglie un arco perché se non si può tirare è inutile. Devi anche conoscere la lunghezza corretta della freccia da usare.

La balestra

Ancora una volta c’è il tipo ricurvo e il tipo composto come fanno gli archi, tuttavia sparano frecce più corte chiamate dardi.

Il vantaggio principale di una balestra è che può essere utilizzata da chiunque e il meccanismo di innesco aggiunto consente di armare la balestra, posizionare il dardo e prendere la mira. Tuttavia, l’operazione di ricarica di una balestra è decisamente lenta.

Esistono balestre a pistola che richiedono all’utente di tirare indietro il calcio per armare la balestra il dardo e tendono a non avere un peso di trazione superiore a 100 libbre. Si possono trovare balestre a ripetizione come la balestra a ripetizione Cobra RX Adder, armata come un fucile a ripetizione.

Inoltre sono disponibili balestre ad aria compressa, progettate per assomigliare a un vero fucile o pistola e usa l’aria per spingere la freccia invece di tirare una corda dell’arco in una posizione di tiro.

L’UMAREX Airsabre Airbow è un fucile/arco (perché spara frecce) ad aria compressa.

Quanto è facile imparare a utilizzare un arco?

La risposta è che ci vorrà del tempo per sollevare, estrarre, mirare e scoccare una freccia, ma non è difficile da imparare. È più facile imparare a usare un arco o una balestra piuttosto che imparare a usare le armi da fuoco. Hai solo bisogno di pratica.

Devi conoscere però il tuo peso di trazione. Se non sei sicuro, visita il tuo negozio di tiro con l’arco locale e ottieni una misurazione reale, puoi aumentare il carico di libbre man mano che acquisisci pratica. Un adulto sano dovrebbe essere in grado di tendere un arco di almeno 20 libbre con relativa facilità.

La precisione dipende dall’abilità dell’utente, non è sempre così semplice puntare la freccia o il dardo e sparare, anche se la maggior parte delle persone riesce a colpire il bersaglio almeno due volte su quattro frecce o dardi.

Potenza dell’arco lungo, della balestra e dell’airbow

La potenza di un arco e di una balestra è proporzionale al peso di trazione di quell’arco o balestra.

Una balestra da 175 libbre può raggiungere velocità fino a 400 chilometri all’ora, il che significa che dovresti ottenere una buona rosa di tiro tra i 50 ed i 90 metri, a seconda della qualità della balestra, della qualità del tuo mirino e del tuo livello di abilità.

Un arco lungo impostato su un peso di 65 libbre e impostato tra una lunghezza di allungo di 24 pollici e 32 pollici può raggiungere una velocità fino a 100 metri al secondo.

Gli archi ad aria compressa saranno soggetti alla legge del tuo paese e verranno progettati all’interno di tale legge. Possono raggiungere fino a 150 metri al secondo ma perderanno gradualmente potenza con il diminuire della pressione dell’aria nel serbatoio.

Quanto può essere silenzioso un arco lungo o una balestra?

Gli archi lunghi e le balestre sono più silenziosi delle armi da fuoco, tuttavia producono comunque un po’ di rumore. Gli archi lunghi sono i più silenziosi poiché le balestre ordinarie vibrano quando sparano mentre quelle ad aria compressa producono un soffio d’aria quando sparano un dardo. Questo è molto probabilmente il motivo per cui i cacciatori preferiscono un arco lungo rispetto a una balestra.

Peso e volume degli archi

Gli archi possono essere più leggeri da trasportare di una balestra o di un arco ad aria compressa. Una balestra può pesare circa 6,5 ​​libbre (compresa la faretra), mentre un arco lungo può pesare fino a 3,9 libbre (compresa la faretra).

Un arco ad aria compressa può pesare almeno 6,3 libbre (compresa la faretra e la bombola d’aria in uso) senza contare la bandoliera o una cintura di bombole d’aria extra e non include gli accessori per la conversione della bombola o la pompa a mano come trasporto extra.

Un arco lungo è alto piuttosto che largo, a differenza di una balestra che è larga nella parte anteriore, alcune balestre possono avere una lunghezza ridotta degli arti o nessun arto.

Un arco ad aria compressa non ha arti e fa affidamento sull’aria per lanciare il dardo.

Quando misuriamo un arco lungo andiamo da un asse all’altro. Alcuni possono essere lunghi fino a 32 pollici per un adulto, tuttavia, molti lo metteranno semplicemente sulla spalla usando la corda dell’arco, qualcosa che molti arcieri hanno fatto per secoli al posto di una fionda o faretra.

L’altezza di un arco lungo lo rende inutilizzabile quando ci si muove in spazi ristretti, come quando si sgombera un edificio e si tenta di attraversare le porte. Questo è il vantaggio di una balestra e di un arco ad aria, possono spazzare edifici e attraversare le porte molto meglio, a seconda della lunghezza dell’arto della balestra.

Un arco ad aria lo farà più facilmente, devi solo guardare i livelli PSI, quindi un backup è sempre utile per questi tre archi, se ti stai preparando.

Quanto costano archi lunghi, balestre o archi ad aria compressa?

Il prezzo dipende da ciò che desideri. Gli archi lunghi partono da circa 200 euro e i migliori vanno da 400 a oltre 1.000 euro, lo stesso vale per le balestre, alcune possono costare più di 2.000 euro.

Gli Airbow vanno da circa 400 a circa 2.000 euro, a seconda di ciò che desideri.

Come sempre, la qualità si paga.

Quanto sono sicuri gli archi?

Gli archi lunghi sono relativamente sicuri, non c’è sicurezza come su balestra, arco ad aria compressa o armi da fuoco, poiché devi essere in grado di tirare la corda dell’arco per scoccare una freccia, tuttavia, se l’arco lungo ha una buona costruzione puoi usarlo da vicino, come potresti aver visto nelle serie TV o nei film, ma non sarebbe consigliabile, poiché potresti rompere il tuo arco lungo.

Una balestra ha la stessa caratteristica di sicurezza, devi essere in grado di armare la corda dell’arco e caricare un dardo prima che diventi utilizzabile, anche la sicura del grilletto è un bonus per la sicurezza, ma il calcio o il rinculo di pesi più alti non sono per persone di costituzione gracile.

Un arco ad aria ha tre caratteristiche di sicurezza:

  1. PSI vuoto
  2. Rimozione dei contenitori
  3. Sicurezza del grilletto
  4. Deposito dardi

I primi due sono solo buone pratiche di conservazione delle armi ad aria compressa, il quarto è molto simile a come potresti aver sentito come conservare i proiettili, separati dall’arma da fuoco, lo stesso vale per gli archi.

L’elenco dei pro e dei contro semplificato

1. Arco

Professionisti Contro
Portare un arco è un po’ più facile in quanto puoi portarlo al tuo corpo usando la corda dell’arco per trasportarlo. Che è qualcosa che le persone fanno da secoli perché è pratico. Difficile muoversi negli edifici a causa dell’altezza dell’arco, potrebbe rimanere impigliato nel telaio se tenuto in una posizione tesa.
È possibile ottenere tiri più veloci quando si utilizza un arco lungo. Più ti alleni, più sarai in grado di tirare veloce.

In teoria, chiunque si alleni dovrebbe essere in grado di caricare, mirare e lanciare una freccia ogni tre secondi.

Prezzo vs qualità. Potresti ottenere un buon arco lungo di base, tuttavia, potresti dover acquistare gli accessori separatamente.
Tenere l’arco teso indebolirà la tua forza ed energia. Ecco perché gli arcieri non tengono teso l’arco.

2. Balestra

Professionisti Contro
È più facile muoversi in un edificio. Puoi manovrare una balestra attraverso le porte con più facilità. Prezzo vs qualità. Devi spendere di più per una balestra per averne una ben fatta, potresti anche dover spendere più soldi in accessori se non ne vengono forniti, questo vale per il rinculo o il calcio, un corpo più spesso e robusto manterrà il rinculo basso.
Puoi tirare la corda dell’arco e colpire un dardo per immagazzinare l’energia cinetica per spararlo.

Ciò ti consente di riservare energia per un tiro successivo, invece di dover tenere tesa la corda dell’arco, a differenza di un arco lungo, che può indebolire rapidamente la tua forza ed energia quando viene tenuto teso.

Rumore. Alcuni emettono un clangore quando vengono sparati e questo può spaventare la preda o creare un segnale per la tua posizione.

3. Archi ad aria compressa

Professionisti Contro
Avranno una buona portata quando viene raggiunto un buon livello PSI prima di sparare. PSI. Se il PSI diventa troppo basso, perdi portata e precisione.
 Il design del fucile o della pistola consente all’utente di muoversi in un edificio senza intralcio. Bombole d’aria e accessori per il rifornimento. Alcuni possono essere ricaricati con pompe manuali, che aggiungono peso al tuo carico.
Tempo di ricarica più veloce di una balestra. Anche con un ausilio per l’armamento della corda o un verricello, gli archi sono più veloci in quanto è sufficiente aggiungere un proiettile (dardo) al tubo dell’arco, se il PSI è a un buon livello. I proiettili devono essere progettati per funzionare con un arco ad aria compressa. Qualsiasi cosa economica non sarà recuperabile in quanto proiettili più economici o materiali sbagliati causeranno un malfunzionamento. I proiettili per un arco ad aria compressa possono essere costosi.
Trovare contenitori e rifornimento di carburante. Devi avere una fornitura regolare di bombole e, in alcuni casi, una fonte di energia elettrica o una fonte di carburante per eseguire altri modi per rifornire il tuo airbow tramite un compressore o una pompa elettrica.

Quindi quale è meglio?

Bene, la risposta breve è che nessuno è migliore. Tutti e tre hanno pro e contro che li rendono utili in alcune aree e falliscono in altre. Dipende dalle tue esigenze e dal tuo budget. Puoi imparare a creare dardi e frecce. Puoi imparare a fare una corda per arco e imparare a fare un arco lungo o una balestra da zero.

Non è possibile ricaricare le bombole d’aria usa e getta usate. Devi trovare altri modi per usare il tuo arco o perdere l’uso della tua arma se non riesci a ottenere bombole d’aria adatte, specialmente se il tuo arco può usare solo bombole d’aria e questo, in prospettiva prepper, è un grosso limite.

Un arco lungo è migliore con lo spazio ma orribile a distanza ravvicinata, è difficile da usare in un edificio, tuttavia, il tempo di ricarica è uno dei più veloci dei tre archi.

Una balestra è migliore in un edificio rispetto a un arco lungo e funziona in spazi aperti, ma il tempo di ricarica è un po’ più lungo di un arco lungo. Il peso e il potenziale calcio o rinculo potrebbero non essere adatti a tutti.

Un arco ad aria è migliore in un edificio o in uno spazio aperto.

Lo svantaggio è essere in grado di ricaricare l’arco che stai usando poiché i contenitori saranno difficili da trovare, l’elettricità per usare i compressori potrebbe non essere disponibile e ti serviranno molte bombole a seconda di quanto usi l’arco per sparare.

Potresti non essere in grado di creare nuovi proiettili per l’airbow.

Pensieri finali

Ciascuna di queste armu ha punti di forza e debolezze. Devi scegliere l’arco giusto per il lavoro che devi fare.

Se stai cacciando, un arco lungo potrebbe essere migliore a causa della velocità e della portata, oltre ad essere il più silenzioso dei tre elencati quando spara. Il bersaglio non saprà che hai sparato finché la freccia non lo colpisce.

Se stai muovendoti in un edificio in cerca di rifornimenti o per un altro motivo, allora una balestra o un arco ad aria compressa potrebbero essere migliori a causa della facilità di maneggiarli attorno a porte e angoli, anche avere il dardo caricato e pronto a sparare premendo un grilletto è un bonus.

Lo svantaggio è che il tempo di ricarica è un po’ lento per un arco ad aria compressa, ma ancora più lento per una balestra.

Come Fender realizza la sua iconica Stratocaster – video

Come Fender realizza la sua iconica Stratocaster - video
Come Fender realizza la sua iconica Stratocaster - video

Per quasi 75 anni, Fender Guitars ha fornito la colonna sonora elettrificata della musica moderna. I suoi capolavori di legno, acciaio e vernice laccata sono stati nelle mani di musicisti di fama mondiale come Buddy Holly, Stevie Ray Vaughan e Bruce Springsteen. Quando Jimi Hendrix ha chiuso Woodstock con la sua performance dell’inno nazionale degli Stati Uniti che ha definito l’era, aveva tra le mani una Fender Stratocaster del 1968 dal corpo bianco.

La storia della Fender inizia nel 1946, quando il suo fondatore, Leo Fender, decise di mettere a frutto il suo know-how elettronico e iniziò a produrre amplificatori e chitarre lap steel nel suo laboratorio della California meridionale. Con l’introduzione delle chitarre elettriche Telecaster e Stratocaster (rispettivamente nel 1951 e nel 1954), il mondo della musica non fu più lo stesso.

come sono fatte le chitarre Fender

Oggi, Fender produce ancora molte delle sue chitarre nel Golden State nella sua fabbrica di Corona, in California, a sud-est di Los Angeles. Sebbene il processo odierno di fabbricazione delle chitarre implichi macchinari avanzati per modellare blocchi di legno in un capolavoro musicale, ogni creazione a sei corde è anche un’opera d’arte fatta a mano. “Dobbiamo a Leo il processo modulare con il legname“, ha spiegato in un’intervista a Popular Mechanics il direttore delle operazioni di Fender, Mark Kendrick. “Continuiamo a modellare a mano, a realizzare a mano come abbiamo sempre fatto“.
Il processo inizia con due pezzi di legno: un corpo da 1¾ pollici e un collo da 1 pollice, che alla fine si adatta perfettamente a una tasca da ⅝ pollici. Semplice, vero? Beh, non proprio. Sia il corpo che il collo passano attraverso processi di produzione separati e complessi.
I liutai modellano e poi appoggiano il manico prima di inserire il truss rod, una spessa barra d’acciaio che funge da spina dorsale della chitarra. Dopo un po’ di sagomatura con una levigatrice a tre nastri, una sega circolare taglia contemporaneamente i tasti e poi il manico finisce nelle mani di esperti liutai per la sagomatura e la finitura finale. “Ogni manico Fender è unico, e questo perché è fatto da artigiani“, dice Kendrick.

come sono fatte le chitarre Fender

Nel frattempo, il corpo passa attraverso il proprio processo di perfezionamento fino a quando il manico e il corpo sono rivestiti di lacca in uno dei tanti colori classici Fender. “Avevamo colori personalizzati che sono diventati iconici“, racconta il vicepresidente esecutivo di Fender, Justin Norvell. “Sono tutti estratti dalle auto degli anni Cinquanta e Sessanta“. Una volta che la lacca si asciuga, i tasti vengono livellati e il corpo e il manico vengono levigati, lucidati fino a quando i due pezzi diventano finalmente un tutt’uno.

Poi arriva l’elettronica, che viene caricata nel battipenna. I pickup, trasduttori che convertono le vibrazioni in elettricità, essenzialmente il cuore di una chitarra elettrica, sono collocati in un “apparato di sospensione” in modo che possano essere regolati sotto le corde. Dopo aver installato il ponte e i pulsanti del cinturino, tutto ciò che resta è un po’ di incordatura e messa a punto. Una volta che la chitarra è completamente vestita per stupire, viene imballata e spedita.

come sono fatte le chitarre Fender

Racchiusi in ogni Stratocaster, Telecaster e Jazzmaster ci sono sia 75 anni di innovazione sonora che l’artigianato pratico dell’esercito di liutai esperti di Fender. Grazie a questo approccio artigianale, non esistono due chitarre Fender esattamente uguali. “Suoniamo tutti. Siamo tutti chitarristi. . . pensiamo alle cose dal punto di vista di un suonatore”, dice Norvell. “Facciamo la nostra arte in modo che le persone possano fare la loro arte“.

10 miti della fisica quantistica che devono essere sfatati

10 miti dekka fisica quantistica che devono essere sfatati
10 miti dekka fisica quantistica che devono essere sfatati

Per secoli le leggi della fisica sono sembrate completamente deterministiche. Se sapessi dov’è ogni particella, quanto velocemente si muove e quali sono le forze tra di loro in ogni istante, potresti sapere esattamente dove si troveranno e cosa faranno in qualsiasi momento nel futuro. Da Newton a Maxwell, le regole che governavano l’Universo non avevano alcuna forma di incertezza intrinseca. Gli unici limiti derivavano dalla limitata conoscenza, misurazioni e potere di calcolo.

Tutto questo è cambiato poco più di 100 anni fa.Dalla radioattività all’effetto fotoelettrico al comportamento della luce quando la si fa passare attraverso una doppia fenditura, abbiamo iniziato a renderci conto che in molte circostanze potevamo solo prevedere la probabilità che si verificassero vari esiti come conseguenza della natura quantistica del nostro Universo. Ma insieme a questa nuova immagine controintuitiva della realtà, sono sorti molti miti e idee sbagliate. Ecco la vera scienza dietro 10 di loro.

Creando un binario in cui le rotaie magnetiche esterne puntano in una direzione e le rotaie magnetiche interne puntano nell’altra, un oggetto superconduttore di tipo II levita, rimane bloccato sopra o sotto il binario e si muove lungo di esso. Questo potrebbe, in linea di principio, essere ampliato per consentire il movimento senza resistenza su larga scala se si ottengono superconduttori a temperatura ambiente. ( Credito : Henry Mühlpfordt/TU Dresden/Wikimedia Commons)

1.) Gli effetti quantistici si verificano solo su piccola scala. Quando pensiamo agli effetti quantistici, in genere pensiamo alle singole particelle (o onde) e alle bizzarre proprietà che mostrano. Ma si verificano effetti macroscopici su larga scala che sono intrinsecamente di natura quantistica.

I metalli conduttori raffreddati al di sotto di una certa temperatura diventano superconduttori: dove la loro resistenza scende a zero. Costruire tracce superconduttive in cui i magneti levitano sopra di loro e viaggiano intorno a loro senza mai rallentare è un progetto scientifico di routine per studenti in questi giorni, costruito su effetti intrinsecamente quantistici.

I superfluidi possono essere creati su grandi scale macroscopiche, così come i tamburi quantistici che simultaneamente vibrano e non vibrano. Negli ultimi 25 anni sono stati assegnati 6 premi Nobel per vari fenomeni quantistici macroscopici.

Le differenze di livello energetico in un atomo di lutezio-177. Nota come ci sono solo livelli di energia specifici e discreti che sono accettabili. Mentre i livelli di energia sono discreti, le posizioni degli elettroni non lo sono. ( Crediti : MS Litz e G. Merkel Army Research Laboratory, SEDD, DEPG)

2.) Quantico significa sempre “discreto”. L’idea che si possa sminuzzare la materia (o l’energia) in singoli pezzi – o quanti – è un concetto importante in fisica, ma non comprende completamente cosa significhi per qualcosa essere “quantistico” in natura. Ad esempio, considera un atomo. Gli atomi sono fatti di nuclei atomici con elettroni legati a loro.

Ora, pensa a questa domanda: dov’è l’elettrone in qualsiasi momento?

Anche se l’elettrone è un’entità quantistica, la sua posizione è incerta finché non la misuri. Prendi molti atomi e uniscili insieme (come in un conduttore) e spesso scoprirai che sebbene ci siano livelli di energia discreti occupati dagli elettroni, le loro posizioni possono letteralmente essere ovunque all’interno del conduttore. Molti effetti quantistici sono di natura continua, ed è assolutamente possibile che anche lo spazio e il tempo, a un livello quantico fondamentale, siano continui.

Creando due fotoni entangled da un sistema preesistente e separandoli da grandi distanze, possiamo “teletrasportare” informazioni sullo stato di uno misurando lo stato dell’altro, anche da luoghi straordinariamente diversi. Le interpretazioni della fisica quantistica che richiedono sia località che realismo non possono spiegare una miriade di osservazioni, ma interpretazioni multiple sembrano tutte ugualmente valide. ( Credito : Melissa Meister/ThorLabs)

3.) L’entanglement quantistico consente alle informazioni di viaggiare più veloci della luce. Ecco un esperimento che possiamo eseguire:

  • creare due particelle entangled,
  • separarle con una grande distanza,
  • misurare determinate proprietà quantistiche (come lo spin) di una particella alla tua estremità,
  • e puoi conoscere istantaneamente alcune informazioni sullo stato quantistico di altre particelle: più veloce della velocità della luce.

Ma ecco il bello di questo esperimento: nessuna informazione viene trasmessa più velocemente della velocità della luce. Tutto ciò che sta accadendo è che misurando lo stato di una particella, stai vincolando i probabili esiti dell’altra particella. Se qualcuno va a misurare l’altra particella, non avrà modo di sapere che la prima particella è stata misurata e l’entanglement verrà rotto. L’unico modo per determinare se l’entanglement è stato interrotto o meno è riunire nuovamente i risultati di entrambe le misurazioni: un processo che può avvenire solo alla velocità della luce o più lentamente. Nessuna informazione può essere trasmessa più velocemente della luce; questo è stato dimostrato in un teorema del 1993.

In un tradizionale esperimento del gatto di Schrödinger, non sai se si è verificato il risultato di un decadimento quantico, che ha portato alla morte del gatto o meno. All’interno della scatola, il gatto sarà vivo o morto, a seconda che una particella radioattiva sia decaduta o meno. Se il gatto fosse un vero sistema quantistico, il gatto non sarebbe né vivo né morto, ma in una sovrapposizione di entrambi gli stati finché non viene osservato. Tuttavia, non puoi mai osservare il gatto essere contemporaneamente vivo e morto. ( Credito : Dhatfield/Wikimedia Commons)

4.) La sovrapposizione è fondamentale per la fisica quantistica. Immagina di avere più possibili stati quantistici in cui un sistema può trovarsi. Forse può essere nello stato “A” con il 55% di probabilità, nello stato “B” con il 30% di probabilità e nello stato “C” con il 15% di probabilità. Ogni volta che vai a fare una misurazione, però, non vedi mai un mix di questi possibili stati; otterrai solo un risultato a stato singolo: o è “A”, “B” o “C”.

Le sovrapposizioni sono incredibilmente utili come passaggi di calcolo intermedi per determinare quali saranno i tuoi possibili risultati (e le loro probabilità), ma non possiamo mai misurarli direttamente. Inoltre, le sovrapposizioni non si applicano a tutti i misurabili allo stesso modo, poiché puoi avere una sovrapposizione di momenti ma non posizioni o viceversa. A differenza dell’entanglement, che è un fenomeno quantistico fondamentale, la sovrapposizione non è quantificabile o misurabile universalmente.

5.) Non c’è niente di sbagliato nel fatto che tutti noi scegliamo la nostra interpretazione quantistica preferita. La fisica riguarda tutto ciò che puoi prevedere, osservare e misurare in questo Universo. Tuttavia, con la fisica quantistica, ci sono molti modi per concepire ciò che sta accadendo a livello quantico che concordano tutti allo stesso modo con gli esperimenti. La realtà può essere:

  • una serie di funzioni d’onda quantistiche che istantaneamente “collassano” quando viene effettuata una misurazione,
  • un insieme infinito di onde quantistiche, in cui una misurazione seleziona un membro dell’insieme,
  • una sovrapposizione di potenziali che si muovono in avanti e all’indietro che si incontrano in una “stretta di mano quantistica”,
  • un numero infinito di mondi possibili corrispondenti ai possibili esiti, dove occupiamo semplicemente un percorso,

così come molti altri. Eppure scegliere un’interpretazione piuttosto che un’altra non ci insegna nulla tranne, forse, i nostri pregiudizi umani. È meglio imparare ciò che possiamo osservare e misurare in varie condizioni, che è fisicamente reale, piuttosto che preferire un’interpretazione che non ha alcun vantaggio sperimentale rispetto a qualsiasi altra.

Molte reti quantistiche basate sull’entanglement in tutto il mondo, comprese le reti che si estendono nello spazio, sono in fase di sviluppo per sfruttare i fenomeni spettrali del teletrasporto quantistico, dei ripetitori e delle reti quantistiche e altri aspetti pratici dell’entanglement quantistico. Lo stato quantico viene “tagliato e incollato” da una posizione all’altra, ma non può essere clonato, copiato o “spostato” senza distruggere lo stato originale. In realtà, nessuna informazione viene scambiata più velocemente della luce. ( Credito : SA Hamilton et al., 70° Congresso Astronautico Internazionale, 2019)

6.) Il teletrasporto è possibile, grazie alla meccanica quantistica. In realtà esiste un fenomeno reale noto come teletrasporto quantistico, ma in definitiva non significa che sia fisicamente possibile teletrasportare un oggetto fisico da un luogo a un altro. Se prendi due particelle entangled e ne tieni una vicina mentre invii l’altra a una destinazione desiderata, puoi teletrasportare le informazioni dallo stato quantistico sconosciuto da un’estremità all’altra.

Ciò ha enormi restrizioni, tuttavia, incluso il fatto che funziona solo per singole particelle e che solo le informazioni su uno stato quantico indeterminato, non qualsiasi materia fisica, possono essere teletrasportate. Anche se potessi ridimensionarlo per trasmettere l’informazione quantistica che codifica un intero essere umano, trasferire informazioni non è la stessa cosa che trasferire materia: non puoi teletrasportare un essere umano, mai, con il teletrasporto quantistico.

7.) Tutto è incerto in un Universo quantistico. Alcune cose sono incerte, ma molte cose sono estremamente ben definite e ben note in un Universo quantistico. Se prendi un elettrone, per esempio, non puoi sapere:

  • la sua posizione e il suo slancio,
  • o il suo momento angolare in più direzioni reciprocamente perpendicolari,

esattamente e simultaneamente in qualsiasi circostanza. Ma alcune cose sull’elettrone possono essere conosciute esattamente! Possiamo conoscere con assoluta certezza la sua massa a riposo, la sua carica elettrica o la sua durata (che sembra essere infinita).

Le uniche cose che sono incerte nella fisica quantistica sono coppie di grandezze fisiche che hanno tra loro una relazione specifica: cioè coppie di variabili coniugate. Questo è il motivo per cui esistono relazioni di incertezza tra energia e tempo, tensione e carica libera, o momento angolare e posizione angolare. Sebbene molte coppie di quantità abbiano un’incertezza intrinseca tra di loro, molte quantità sono ancora note esattamente.

8.) Ogni particella dello stesso tipo ha la stessa massa. Se potessi prendere due particelle identiche – come due protoni o due elettroni – e metterle su una scala perfettamente accurata, avrebbero sempre la stessa identica massa l’una dell’altra. Ma questo è solo perché i protoni e gli elettroni sono particelle stabili con vite infinite.

Se invece prendessi particelle instabili che decadono dopo poco tempo – come due quark top o due bosoni di Higgs – e le mettessi su una scala perfettamente accurata, non otterresti gli stessi valori. Questo perché c’è un’incertezza intrinseca tra energia e tempo: se una particella vive solo per un periodo di tempo finito, allora c’è un’incertezza intrinseca nella quantità di energia (e quindi, da E = mc², massa a riposo) che la particella ha. Nella fisica delle particelle, la chiamiamo “larghezza” di una particella e può portare a un’incertezza della massa intrinseca di una particella fino a una piccola percentuale.

9.) Lo stesso Einstein negò la meccanica quantistica. È vero che c’è una famosa citazione di Einstein su come “Dio non gioca a dadi con l’Universo“. Ma discutere contro una casualità fondamentale inerente alla meccanica quantistica – che è ciò di cui parlava il contesto di quella citazione – è discutere su come interpretare la meccanica quantistica, non un argomento contro la meccanica quantistica stessa.

In effetti, la natura dell’argomentazione di Einstein era che nell’Universo potrebbe esserci di più di quanto possiamo attualmente osservare, e se potessimo comprendere le regole che non abbiamo ancora scoperto, forse ciò che qui sembra essere casuale potrebbe rivelare una più profonda verità non casuale. Sebbene questa posizione non abbia prodotto risultati utili, l’esplorazione dei fondamenti della fisica quantistica continua ad essere un’area attiva di ricerca, escludendo con successo una serie di interpretazioni che coinvolgono “variabili nascoste” presenti nell’Universo.

10.) Gli scambi di particelle nella teoria quantistica dei campi descrivono completamente il nostro Universo. Questo è il “piccolo sporco segreto” della teoria quantistica dei campi che i fisici imparano all’università: la tecnica che usiamo più comunemente per calcolare le interazioni tra due particelle quantistiche qualsiasi. Li visualizziamo come particelle che vengono scambiate tra questi due quanti, insieme a tutti i possibili ulteriori scambi che potrebbero verificarsi come fasi intermedie.

Se potessi estrapolare questo a tutte le possibili interazioni – a ciò che gli scienziati chiamano ordini di loop arbitrari – finiresti con delle sciocchezze. Questa tecnica è solo un’approssimazione: una serie asintotica, non convergente, che si scompone oltre un certo numero di termini. È un’immagine incredibilmente utile, ma fondamentalmente incompleta. L’idea degli scambi di particelle virtuali è avvincente e intuitiva, ma è improbabile che sia la risposta definitiva.

L’Habitable Worlds Observatory della NASA ci dirà se esiste la vita in altri sistemi stellari

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Ci sono alcune domande su cui l’umanità ha sempre riflettuto, ma a malapena ha potuto rispondere in modo soddisfacente fino a quando non sono arrivati ​​i progressi scientifici adeguati. Domande come:

  • Cos’è l’Universo?
  • Da dove proviene?
  • Come è diventato così?
  • E qual è il suo destino ultimo?

sono domande che ci accompagnano da tempo immemorabile, eppure, nel XX e ora nel XXI secolo, stiamo finalmente ottenendo risposte esaurienti grazie agli incredibili progressi della fisica e dell’astronomia. Tuttavia, forse la domanda più grande di tutte: “siamo soli nell’Universo?” – rimane un mistero.

Mentre l’attuale generazione di telescopi terrestri e spaziali può portarci lontano nell’Universo, questa è una domanda che è attualmente fuori dalla nostra portata. Per arrivarci, dovremo avere immagini dirette di esopianeti simili alla Terra: pianeti con dimensioni e temperature simili alla Terra e che orbitano intorno a stelle simili al Sole, non alle più comuni nane rosse come Proxima Centauri o TRAPPIST-1. Queste capacità sono esattamente ciò a cui mira la NASA con la sua missione di punta appena annunciata: l’Habitable Worlds Observatory. Si tratta di un progetto ambizioso ma importante. Dopotutto, scoprire che non siamo soli nell’Universo sarebbe molto probabilmente la più grande rivoluzione di tutta la storia della scienza.

Oggi, nel 2023, ci sono tre modi principali in cui cerchiamo la vita aliena.

  1. Stiamo esplorando mondi nel nostro Sistema Solare, tra cui Marte, Venere, Titano, Europa e Plutone, da remoto, con missioni fly-by, orbiter, lander e persino rover, alla ricerca di prove della vita semplice passata o addirittura presente.
  2. Stiamo esaminando gli esopianeti, alla ricerca di prove che ci sia vita su di essi, dalla superficie all’atmosfera e oltre, sulla base di segni osservabili di colore, cambiamenti stagionali e contenuti atmosferici.
  3. E cercando qualsiasi segnale che riveli la presenza di alieni intelligenti: attraverso programmi come SETI e Breakthrough Listen.

Tutti e tre gli approcci hanno i loro vantaggi e svantaggi, ma la maggior parte degli scienziati ritiene che sia la seconda opzione che ha maggiori probabilità di ottenere il nostro primo successo.

Se la vita richiede condizioni simili a quelle che si trovano sulla Terra, potremmo benissimo essere l’unico mondo nel Sistema Solare in cui la vita si sia sviluppata, sia sopravvissuta e abbia prosperato. Se non ci sono civiltà intelligenti che trasmettono attivamente nelle vicinanze, SETI non fornirà alcun risultato positivo. Ma se anche una piccola frazione di mondi che esistono con proprietà simili alla Terra ha vita su di loro, gli studi sugli esopianeti possono portare a un successo dove le altre due opzioni falliranno. E abbiamo fatto molta strada nei nostri studi sugli esopianeti: abbiamo più di 5000 esopianeti conosciuti e confermati all’interno della Via Lattea, di cui conosciamo la massa, il raggio e il periodo orbitale della maggior parte dei mondi confermati.

Sfortunatamente, questo non è sufficiente per informarci sul fatto che qualcuno di questi mondi sia abitato. Per prendere quella decisione, abbiamo bisogno di più di questo. Avremmo bisogno di sapere cose come:

  • L’esopianeta ha un’atmosfera?
  • Ha nuvole, precipitazioni e cicli meteorologici?
  • I suoi continenti diventano verdi e marroni con le stagioni, come fanno sulla Terra?
  • Ha gas o combinazioni di gas nella sua atmosfera che suggeriscono attività biologica e mostrano variazioni stagionali come i livelli di CO2 della Terra?

All’avanguardia nell’esecuzione di queste misurazioni, oggi, ci sono i telescopi spaziali JWST e terrestri di classe 10 metri, che eseguono l’imaging diretto di esopianeti e la spettroscopia di transito.

Sfortunatamente, questa tecnologia non è sufficiente per raggiungere il nostro obiettivo di misurare le proprietà dei pianeti delle dimensioni della Terra in orbite simili alla Terra attorno a stelle simili al Sole. Per gli studi di imaging diretto, possiamo scattare foto di pianeti che hanno le dimensioni di Giove e che sono più lontani dalla loro stella di Saturno dal Sole: buono per mondi giganti gassosi, ma non così eccezionale per cercare la vita su pianeti rocciosi. Grazie alla spettroscopia di transito, possiamo vedere la luce che filtra attraverso le atmosfere di mondi delle dimensioni di una super-Terra attorno a stelle nane rosse, ma i pianeti delle dimensioni della Terra attorno a stelle simili al Sole sono ben oltre la portata della tecnologia attuale.

Quando la luce delle stelle attraversa l’atmosfera di un esopianeta in transito, vengono impresse delle firme. A seconda della lunghezza d’onda e dell’intensità delle caratteristiche di emissione e assorbimento, la presenza o l’assenza di varie specie atomiche e molecolari all’interno dell’atmosfera di un esopianeta può essere rivelata attraverso la tecnica della spettroscopia di transito. JWST non può ottenere spettri per pianeti delle dimensioni della Terra attorno a stelle simili al Sole, ma Habitable Worlds Observatory finalmente lo farà. ( Crediti : ESA/David Sing/PLAnetary Transits and Oscillations of stars mission (PLATO))

Attualmente, stiamo costruendo la prossima generazione di telescopi terrestri, inaugurando l’era dei telescopi di classe 30 metri con il GMTO e l’ELT, e guardando avanti alla prossima missione di punta della NASA in astrofisica: il Nancy Roman Telescope, che avrà le stesse capacità di Hubble ma con una strumentazione superiore, un campo visivo 50-100 volte più grande di quello di Hubble e un coronografo che ci consentirà di visualizzare i pianeti all’interno del bagliore della luce della loro stella madre.

Anche con questi progressi, tuttavia, otterremo solo pianeti delle dimensioni della Terra attorno alle stelle nane rosse più vicine e pianeti delle dimensioni di super-Terra o mini-Nettuno attorno a stelle simili al Sole. Per immaginare un pianeta veramente simile alla Terra, è necessario un osservatorio migliorato con capacità ancora maggiori.

Per fortuna, la nostra tecnologia non rimane stagnante, né le nostre visioni per la scoperta e l’esplorazione. Ogni decennio, la National Academy of Sciences si riunisce per delineare le massime priorità per l’astronomia e l’astrofisica, formulando raccomandazioni come parte di un sondaggio decennale. Sono state proposte quattro missioni di punta:

  1. Lynx , un osservatorio a raggi X di nuova generazione, particolarmente importante data la portata ridotta della prossima missione Athena dell’ESA,
  2. Origins , un osservatorio nel lontano infrarosso di nuova generazione, che colma un vuoto colossale nella nostra copertura della lunghezza d’onda dell’Universo,
  3. HabEx , un telescopio a specchio singolo progettato per visualizzare direttamente i pianeti simili alla Terra più vicini,
  4. LUVOIR , un ambizioso telescopio segmentato gigante che sarebbe un osservatorio astronomico “da sogno” per tutti gli usi.

La missione con la priorità più alta è stata infividuata in una versione ingrandita di HabEx, tenendo conto delle caratteristiche sia di HabEx che di LUVOIR per formare l’Habitable Worlds Observatory. In molti modi, la specifica proposta ha centrato esattamente il “punto debole” tra la fattibilità data la tecnologia attuale, il potenziale di scoperta dato ciò che sappiamo e non sappiamo e l’efficacia dei costi, incorporando le lezioni apprese dai problemi riscontrati con la costruzione e il lancio di JWST.

Le specifiche proposte finora sono molto incoraggianti e comprendono:

  • un design a specchio ottico segmentato, simile a quello già utilizzato da JWST,
  • lo stesso tipo di tecnologia del coronografo attualmente in fase di sviluppo e test per il telescopio Roman,
  • sensori aggiornati in grado di controllare i vari segmenti dello specchio per ottenere una stabilità a livello di ~picometro,
  • compatibilità pianificata con i razzi di nuova generazione che voleranno tra la fine degli anni ’30 e l’inizio degli anni ’40,
  • manutenzione robotica pianificata dei componenti nel punto di Lagrange L2, situato a circa 1,5 milioni di km dalla Terra,
  • e nessuna tecnologia completamente nuova che non sia stata completamente maturata prima della fase di sviluppo/costruzione.

Ciò è estremamente incoraggiante, in quanto presenta un piano realizzabile che non è particolarmente suscettibile ai ritardi e ai superamenti dovuti principalmente alla necessità di sviluppare tecnologie completamente nuove che hanno afflitto JWST per anni prima del suo lancio.

Con queste capacità, l’Habitable Worlds Observatory avrà un’eccellente possibilità di raggiungere quello che forse è il Santo Graal dell’astronomia: rivelare per la prima volta all’umanità un pianeta effettivamente abitato. Con un design di dimensioni comprese tra 6,0 e 6,5 metri paragonabile a JWST, dovrebbe essere in grado di visualizzare direttamente pianeti delle dimensioni della Terra attorno a tutte le stelle entro circa ~ 14 anni luce dalla Terra. Ogni piccolo diametro in più conta in questo gioco, perché se riesci a raddoppiare il raggio in cui puoi vedere i pianeti, aumenterai il volume di ricerca e il numero previsto di oggetti di un fattore otto. Nelle vicinanze del Sole ci sono:

Con questo progetto potrebbero essere osservati tra i 20 ed i 30 pianeti simili alla Terra ripresi direttamente dall’Habitable Worlds Observatory. Se c’è anche solo una piccola percentuale di possibilità che la vita prenda piede su un mondo simile alla Terra, allora questa missione sarà in grado di scoprire il nostro primo pianeta abitato oltre il Sistema Solare. Forse, se la natura è gentile, potremmo anche scoprirne più di uno.

Poiché abbiamo già affrontato il dolore dello sviluppo di molte delle tecnologie necessarie, tra cui il parasole a 5 strati utilizzato con JWST, il design dello specchio piegato/segmentato utilizzato con JWST e lo specchio deformabile utilizzato all’interno del coronografo del Roman (attualmente in fase di test con PICTURE-C, un esperimento in mongolfiera), non dovrebbe esserci nulla di completamente nuovo per far inciampare l’Habitable Worlds Observatory come è successo con JWST.

Tuttavia, tutti i nuovi sviluppi hanno i loro rischi che ne derivano. L’idea della manutenzione robotica è incoraggiante, perché abbiamo già svolto la manutenzione robotica in precedenza, ma solo fino all’orbita terrestre bassa. Alla distanza da L2, 1,5 milioni di chilometri, anche le istruzioni inviate alla velocità della luce hanno un ritardo di andata e ritorno di 10 secondi. La manutenzione richiederà sia la tecnologia missilistica che una tecnologia robotica automatizzata che attualmente non esiste.

Raggiungere allineamenti speculari a livello di ~picometro è una sfida tecnica che richiede progressi ben oltre gli allineamenti a livello di ~nanometro ottenibili oggi. Sebbene ciò richieda solo un miglioramento incrementale rispetto alla tecnologia esistente, sarà necessario dedicarvi una serie sostanziale di risorse, attualmente dedicate come parte del processo di “maturazione tecnologica” insito nelle fasi di progettazione e pre-progettazione.

Il concetto di questo artista mostra la geometria di un telescopio spaziale allineato con uno starshade, una tecnologia utilizzata per filtrare la luce delle stelle al fine di rivelare la presenza di pianeti in orbita attorno a quella stella. Da decine di migliaia di chilometri di distanza, lo starshade e il telescopio devono raggiungere e mantenere un perfetto allineamento per consentire l’imaging diretto degli esopianeti. Rispetto a un coronografo, l’ottica di uno starshade è superiore, ma è possibile sondare molti meno sistemi stellari in un dato periodo di tempo. ( Credito : NASA / JPL-Caltech)

Con la giusta progettazione e implementazione, potremmo trovarci di fronte a un osservatorio sui mondi abitabili:

  • che verrà lanciato già tra la fine degli anni ’30 e l’inizio degli anni ’40,
  • che rispetta budget e tempi,
  • che possiede l’architettura necessaria per raggiungere i suoi obiettivi di osservazione senza bisogno di uno starshade,
  • che è completamente rifornibile e i cui strumenti sono completamente riparabili e sostituibili,
  • a cui potrebbe essere aggiunta un’ombra stellare in qualsiasi momento nel futuro,
  • e che molto probabilmente immagini abbastanza pianeti “simili alla Terra” per scoprire almeno un esopianeta (e forse anche più di uno) che è effettivamente abitato.

La grande domanda che deve essere posta nella progettazione di questo telescopio è il compromesso tra quanti candidati simili alla Terra può visualizzare direttamente rispetto a quanto grande e costoso sarà il telescopio. Mentre la gamma da 6 a 7 metri sembra il punto debole, lo scenario da incubo è che costruiamo questo osservatorio un po’ troppo piccolo e con costi contenuti per trovare ciò che alla fine stiamo cercando: un pianeta alieno abitato.

Dobbiamo ricordare che nella ricerca della vita oltre la Terra, stiamo giocando a una lotteria con probabilità sconosciute. Ogni pianeta simile alla Terra che immaginiamo e caratterizziamo rappresenta un biglietto: un biglietto di una lotteria in cui le probabilità di tutti i premi sono sconosciute. Le nostre possibilità di successo dipendono interamente da quali biglietti sono vincenti e se ne acquistiamo abbastanza. La parte difficile è che non sapremo avere vincoli significativi su quali siano effettivamente quelle probabilità fino a quando non arriveranno i risultati dell’Habitable Worlds Observatory, quindi sta a noi costruirlo in modo tale che le nostre probabilità di almeno un successo sono i migliori possibili. Se lo facciamo, potremmo finalmente avere la risposta a “siamo soli nell’Universo?” Solo forse, sapremo per certo che la risposta è “no, ce ne sono altri“.

Neutrini subatomici prodotti da un collisore di particelle

Rivelati per la prima volta i neutrini subatomici prodotti da un collisore di particelle
Rivelati per la prima volta i neutrini subatomici prodotti da un collisore di particelle

In una prima scientifica, un team guidato da fisici dell’Università della California, Irvine (UCI ), ha rilevato i neutrini creati da un collisore di particelle. La scoperta promette di approfondire la comprensione da parte degli scienziati delle particelle subatomiche, che furono individuate per la prima volta nel 1956 e svolgono un ruolo chiave nel processo che fa bruciare le stelle.

Il lavoro potrebbe anche far luce sui neutrini cosmici che percorrono grandi distanze e si scontrano con la Terra, fornendo una finestra su parti lontane dell’universo.

Il rilevatore di particelle FASER

È l’ultimo risultato del Forward Search Experiment, o FASER, un rilevatore di particelle progettato e costruito da un gruppo internazionale di fisici e installato al CERN, il Consiglio europeo per la ricerca nucleare di Ginevra, in Svizzera. Lì, FASER rileva le particelle prodotte dal Large Hadron Collider del CERN.

“Abbiamo scoperto i neutrini da una fonte nuova di zecca – i collisori di particelle – in cui due fasci di particelle si scontrano a un’energia estremamente elevata”, ha affermato Jonathan Feng, fisico delle particelle della UC Irvine e co-portavoce della FASER Collaboration, che ha avviato il progetto che coinvolge oltre 80 ricercatori dell’UCI e 21 istituzioni partner.

Brian Petersen, fisico delle particelle al CERN, ha annunciato i risultati domenica a nome di FASER, alla 57a conferenza Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories in Italia.

La scoperta promette di aiutare i fisici a comprendere la natura della particella più abbondante dell’universo.

I neutrini, che sono stati co-scoperti quasi 70 anni fa dal defunto fisico dell’UCI e premio Nobel Frederick Reines, sono la particella più abbondante nel cosmo e “sono stati di fondamentale importanza per stabilire il modello standard della fisica delle particelle”, ha affermato il co-portavoce di FASER Jamie Boyd, fisico delle particelle al CERN. “Ma nessun neutrino prodotto da un collisore era mai stato rilevato da un esperimento”.

Dal lavoro pionieristico di Reines e altri come Hank Sobel, professore di fisica e astronomia dell’UCI, la maggior parte dei neutrini studiati dai fisici sono stati neutrini a bassa energia. Ma i neutrini rilevati da FASER sono l’energia più alta mai prodotta in un laboratorio e sono simili ai neutrini trovati quando le particelle dello spazio profondo innescano spettacolari sciami di particelle nella nostra atmosfera.

Il rivelatore di particelle FASER, situato in profondità nel sottosuolo del Large Hadron Collider del CERN, è stato costruito principalmente con pezzi di ricambio di altri esperimenti al CERN. Credito: Foto per gentile concessione del CERN
Il rivelatore di particelle FASER, situato in profondità nel sottosuolo del Large Hadron Collider del CERN, è stato costruito principalmente con pezzi di ricambio di altri esperimenti al CERN. Credito: Foto per gentile concessione del CERN

Lo stesso FASER è nuovo e unico tra gli esperimenti di rilevamento di particelle. A differenza di altri rilevatori del CERN, come ATLAS, che è alto diversi piani e pesa migliaia di tonnellate, FASER è di circa una tonnellata e si inserisce perfettamente all’interno di un piccolo tunnel laterale del CERN. E ci sono voluti solo pochi anni per progettarlo e costruirlo utilizzando pezzi di ricambio di altri esperimenti.

“I neutrini sono le uniche particelle conosciute che gli esperimenti molto più grandi al Large Hadron Collider non sono in grado di rilevare direttamente, quindi l’osservazione riuscita di FASER significa che l’intero potenziale fisico del collider viene finalmente sfruttato”, ha dichiarato Dave Casper, fisico sperimentale dell’UCI.

Oltre ai neutrini, uno degli altri obiettivi principali di FASER è aiutare a identificare le particelle che compongono la materia oscura, che secondo i fisici comprende la maggior parte della materia nell’universo, ma che non è mai stata osservata direttamente.

FASER deve ancora trovare segni di materia oscura, ma con l’LHC pronto a iniziare un nuovo ciclo di collisioni di particelle tra pochi mesi, il rivelatore è pronto a registrare qualsiasi cosa appaia.

“Speriamo di vedere alcuni segnali entusiasmanti”, ha concluso Boyd.

Marte: lo Jezero crater in questo video dell’ESA

Marte: lo Jezero crater in questo video dell'ESA
Marte: lo Jezero crater in questo video dell'ESA

Il cratere Jezero su Marte viene mostrato sotto una luce completamente nuova, in un nuovo video. Il cratere Jezero appare qui in tutto il suo splendore; il filmato porta gli spettatori in volo attraverso un antico fondale lacustre sulla superficie marziana, rivelando nuovi dettagli del cratere.

Il video fa una panoramica intorno a Jezero, largo 45 chilometri, che è attualmente esplorato dal rover Perseverance della NASA. Perseverance, che è atterrato nel febbraio 2021, sta raccogliendo campioni per il futuro ritorno sulla Terra e cercando prove che Jezero, che una volta traboccava d’acqua, potrebbe aver ospitato vita microbica.

Il video è stato creato utilizzando i dati della navicella spaziale Mars Express dell’Agenzia spaziale europea e del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA.

Marte, un paesaggio strutturato nel video

Nel filmato, che è stato creato utilizzando i dati raccolti dal veicolo spaziale Mars Express dell’Agenzia spaziale europea (ESA) e dal Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA, si può vedere un paesaggio strutturato e craterizzato.

Jezero si trova sul bordo occidentale di una pianura piatta di Marte chiamata Isidis Planitia, un’area che si ritiene sia stata creata dall’impatto di un asteroide. Il cratere è un cosiddetto “lago a bacino aperto”, il che significa che l’acqua scorreva sia dentro che fuori da questo cratere ora del tutto arido.

Man mano che il video si avvicina a Jezero, si può vedere un canale di deflusso che si allontana serpeggiando dal cratere verso lo spettatore. Man mano che il video si ingrandisce ancora di più, due canali di afflusso, chiamati Neretva Vallis e Sava Vallis, possono essere notati sul bordo occidentale-nordoccidentale di Jezero.

Resti di fiumi attorniano Jezero

A sfondare il muro di Jezero ci sono tre valli, che sono anche i resti di fiumi che si sono prosciugati miliardi di anni fa. Questi canali di afflusso un tempo alimentavano questo antico lago con acqua e formano i rami più prominenti che portano a Jezero. Alla fine si diramano per creare un delta del fiume a forma di ventaglio all’interno del cratere, una caratteristica che il team di Perseverance desidera esplorare.

La scoperta dei ricercatori

Oltre 3,5 miliardi di anni fa, i canali di Jezero rovesciarono l’acqua sulla parete del cratere, dando vita a un lago. Oggi i ricercatori vedono tracce di minerali argillosi trasportati da quest’acqua dalla regione circostante e nel lago. C’è la possibilità che, durante questo periodo impregnato d’acqua, la vita microbica sia esistita dentro e intorno a Jezero. Se questo è il caso, i sedimenti nel fondo del lago e nel litorale di Jezero oggi potrebbero contenere tracce di questa vita marziana.

Inoltre, le diverse rocce, materiali, caratteristiche e mineralogia trovati dentro e intorno al cratere potrebbero rivelare dettagli della storia geologica del Pianeta Rosso. Accanto a Jezero c’è un sistema di faglie noto come Nili Fossae e Syrtis Major, che circa 3 miliardi di anni fa era un sito di intenso vulcanismo.

Come è stato creato il video?

Il nuovo video è stato creato unendo i dati della High-Resolution Stereo Camera (HRSC) di Mars Express e della Context Camera (CTX) di MRO. HRSC cattura immagini a colori del Pianeta Rosso dal 2003, quando Mars Express arrivò sul pianeta. Ha mappato oltre il 90% della superficie marziana nei suoi 19 anni di attività. CTX garantisce il contesto all’analisi ad alta risoluzione dei punti chiave su Marte, fornendo una visione d’insieme del terreno di fondo attorno a piccoli bersagli rocciosi e minerali.

MRO è arrivato sul Pianeta Rosso nel 2006, tre anni dopo Mars Express. La sua missione principale prevede la ricerca di tracce d’acqua che potrebbero ancora esistere sulla superficie del Pianeta Rosso, sebbene MRO svolga anche una varietà di altri compiti, inclusa la trasmissione di comunicazioni da e verso i rover e i lander della NASA sulla superficie marziana.

Cosa sono i buchi bianchi? Esistono davvero?

Cosa sono i buchi bianchi? Esistono davvero?
Cosa sono i buchi bianchi? Esistono davvero?

Nel nostro Universo, le leggi della fisica ci dicono tutte le possibilità di ciò che è consentito concepibilmente esistere, ma solo osservando, misurando e sperimentando effettivamente possiamo determinare ciò che è veramente reale. Nella Relatività Generale di Einstein, una delle primissime possibilità mai scoperte fu quella dell’esistenza di un buco nero: una regione dello spazio con così tanta materia ed energia concentrate in un punto che dall’interno di quel volume niente, nemmeno la luce, avrebbe mai potuto fugggire. Il rovescio della medaglia è una soluzione matematica altrettanto possibile che è l’opposto di un buco nero: un buco bianco, da cui emergeranno spontaneamente materia ed energia.

È stato dimostrato, attraverso molti diversi tipi di osservazioni, che i buchi neri non solo sono fisicamente reali, ma sono abbastanza abbondanti in tutto l’Universo. E i buchi bianchi? Cosa sono, e sono anche fisicamente reali?

È una delle possibilità più affascinanti mai concepite. Diamo uno sguardo approfondito a tutto ciò che sappiamo.

Quando la materia collassa, può formare un buco nero. Roger Penrose è stato il primo a elaborare la fisica dello spaziotempo, applicabile a tutti gli osservatori in tutti i punti dello spazio e in tutti gli istanti nel tempo, che governa un sistema come questo. Da allora la sua concezione è stata il gold standard nella Relatività Generale. ( Credito : J. Jarnstead/Accademia Reale Svedese delle Scienze)

L’idea dei buchi bianchi ha molto più senso se si inizia con la sua controparte molto più familiare: il buco nero. Pensato per la prima volta nel 18° secolo da John Michell che si riferiva a loro come “stelle oscure“, ci si rese conto che poiché tutte le masse nell’Universo hanno una “velocità di fuga” dalla loro superficie – cioè, c’è una certa velocità che si deve raggiungere per sfuggire completamente alla sua attrazione gravitazionale – se una massa sufficiente viene raccolta in un volume sufficientemente piccolo, quella velocità di fuga raggiungerà o supererà la velocità della luce. Poiché nulla può muoversi più velocemente di quella velocità, questi oggetti assorbirebbero luce e materia, ma non ne emetterebbero mai entro una certa distanza: il suo orizzonte degli eventi.

L’idea originale fu avanzata nel contesto della gravità newtoniana, ma nel 1915 fu pubblicata la teoria della relatività generale di Einstein, che sostituì quella di Newton con una legge della gravità più completa. Ciononostante, i buchi neri persistettero: fu dimostrato che essi erano possibili all’interno della teoria di Einstein già nel 1916, e furono scoperte anche versioni di buchi neri con cariche elettriche e momento angolare (cioè spin) oltre che con massa. Con una massa sufficiente in una regione dello spazio, la creazione di un buco nero è quasi inevitabile.

Confronto delle dimensioni dei due buchi neri ripresi dalla collaborazione Event Horizon Telescope (EHT): M87*, al centro della galassia Messier 87, e Sagittarius A* (Sgr A*), al centro della Via Lattea. Sebbene il buco nero di Messier 87 sia più facile da immaginare a causa della lenta variazione temporale, quello attorno al centro della Via Lattea è il più grande visto dalla Terra. ( Credito : collaborazione EHT (riconoscimento: Lia Medeiros, xkcd))

Una delle cose affascinanti che devono accadere all’interno dell’orizzonte degli eventi di un buco nero, secondo le leggi della relatività, è la formazione di una singolarità. Una singolarità è qualcosa dove le leggi della fisica si infrangono. Nel caso di un buco nero, è dove le regole che descrivono lo spazio e il tempo non sono più applicabili; è come se in quel luogo non ottenessi altro che sciocchezze per le risposte a qualsiasi domanda fisica che puoi porre al sistema.

Indipendentemente dalla configurazione iniziale di materia ed energia che avevi prima della formazione di un buco nero, una volta che quel materiale collassa e forma un orizzonte degli eventi, la creazione di una singolarità non può essere evitata. Se hai solo massa per il tuo buco nero, quella singolarità sarà un punto, circondato da un orizzonte degli eventi sferico. Se il tuo buco nero ha anche momento angolare (cioè se ruota), allora quella singolarità viene spalmata in un anello unidimensionale: e, ancora, le leggi della fisica si infrangono ovunque lungo quell’anello, dando di nuovo risposte senza senso a qualsiasi domanda coinvolga il tempo o lo spazio.

Anche se non emettono alcuna luce, tuttavia, i loro effetti sulla materia – dalle stelle binarie compagne alla caduta di gas e materiale fino ai fotoni che vengono piegati e distorti dalla gravità del buco nero – hanno rivelato la loro presenza per molti decenni, culminando, alcuni anni fa, con l’immagine diretta della luce piegata attorno allo stesso orizzonte degli eventi di un buco nero.

Sia all’interno che all’esterno dell’orizzonte degli eventi di un buco nero di Schwarzschild, lo spazio scorre come un marciapiede mobile o una cascata, a seconda di come si desidera visualizzarlo. Ma all’interno dell’orizzonte degli eventi, lo spazio scorre più veloce della velocità alla quale qualsiasi particella quantistica può viaggiare: la velocità della luce. Di conseguenza, tutte le forze dirette verso l’esterno non si muovono verso l’esterno, ma sono invece attratte verso l’interno verso la singolarità centrale. Se invertissi il tempo, tutto scorrerebbe all’indietro, dandoti invece un buco bianco. ( Credito : Andrew Hamilton/JILA/Università del Colorado)

Quindi se questo è un buco nero, cos’è un buco bianco?

I buchi bianchi

Ci sono due modi per vederlo. Uno è semplicemente riconoscere che la Relatività Generale è una teoria simmetrica nel tempo: se osservi un sistema di materia ed energia in movimento attraverso il tessuto dello spazio nel tempo, non puoi dire se l’orologio sta andando avanti o indietro. Le previsioni della Relatività Generale sono simmetriche nel tempo, il che significa che gli oggetti si muovono, accelerano e interagiscono secondo le stesse leggi in entrambi i casi.

Questo vale anche per casi bizzarri. Due buchi neri, che orbitano l’uno intorno all’altro in modo decadente ed emettono onde gravitazionali, obbediscono alle stesse regole fisiche di due buchi neri che orbitano l’uno intorno all’altro e assorbono le onde gravitazionali dall’ambiente circostante, allontanandosi sempre di più nel tempo. Una nube di materia in contrazione che si frammenta in ammassi che alla fine formeranno le stelle obbedisce alle stesse regole di una serie di ammassi di materia in espansione che si allontanano dai loro punti di origine e si diffondono in una nube grande e soffice.

E la materia che collassa per formare un orizzonte degli eventi e poi una singolarità, cioè un buco nero, obbedisce esattamente alle stesse regole di una singolarità da cui emergono materia ed energia, così come spazio e tempo. Considerare il caso di un buco nero invertito nel tempo è un modo efficace per concepire un buco bianco.

Proprio come l’intero Universo situato al di fuori di uno specchio sferico sarà codificato sul riflesso nella superficie dello specchio, è possibile che ciò che accade all’interno di un buco nero codifichi un Universo completamente nuovo all’interno. È possibile che questo sia rilevante anche per il nostro Universo. ( Credito : Antti T. Nissinen/flickr)

Un altro modo di pensare ai buchi bianchi non è invertire la freccia del tempo, ma piuttosto pensare a cosa succede se tratti lo spazio come reversibile. Prima di grattarti la testa chiedendoti come sia possibile una cosa del genere, tieni presente che ne abbiamo un analogo nel mondo reale: un globo sferico specchiato. Se mettessi uno specchio sferico nello spazio, sareste in grado di vedervi riflesso l’intero Universo esterno, semplicemente guardando lo specchio dalla giusta prospettiva.

Bene, lo spaziotempo all’interno e all’esterno dell’orizzonte degli eventi di un buco nero si comporta esattamente in modo analogo a quella situazione. Se consideri un buco nero che è definito solo da una massa puntiforme, cioè un buco nero di Schwarzschild, allora per qualunque valore di massa/energia abbia il buco nero, possiamo anche definire un raggio specifico (lo chiamiamo “R”) per l’orizzonte degli eventi del buco nero.

Puoi porre ogni sorta di domande su “come si comporta lo spazio” a qualsiasi distanza da quel buco nero, e possiamo invece chiamare quella distanza ” r “. Ora ci sono tre casi:

  1. r > R , che ci pone al di fuori dell’orizzonte degli eventi.
  2. r = R , che ci colloca all’orizzonte degli eventi.
  3. r < R , che ci colloca all’interno dell’orizzonte degli eventi.

Un’illustrazione dello spaziotempo fortemente curvo per una massa puntiforme, che corrisponde allo scenario fisico di trovarsi al di fuori dell’orizzonte degli eventi di un buco nero. Man mano che ti avvicini sempre di più alla posizione della massa nello spaziotempo, lo spazio diventa più fortemente curvo, portando infine a un luogo dall’interno dal quale nemmeno la luce può sfuggire: l’orizzonte degli eventi. Il raggio di quella posizione è determinato dalla massa, dalla carica e dal momento angolare del buco nero, dalla velocità della luce e dalle sole leggi della Relatività Generale. Abbastanza sorprendentemente, se sostituisci “r/R” con il suo inverso, “R/r”, puoi mappare l’interno di un buco nero sull’esterno e viceversa, trasformando la tua soluzione per un buco nero in una per un buco bianco. ( Credito : JohnsonMartin/Pixabay)

Ora, ecco la parte difficile: invertire lo spazio. Tutto quello che dobbiamo fare è sostituire r, ovunque lo vediamo, con il suo inverso rispetto all’orizzonte degli eventi: ℛ, che possiamo definire come ℛ =  / r.

Sorprendentemente, ora abbiamo gli stessi tre casi, ma tutto è invertito!

  1. ℛ > R , che ci colloca all’interno dell’orizzonte degli eventi,
  2. ℛ = R , che ci colloca all’orizzonte degli eventi,
  3. e ℛ < R , che ci pone al di fuori dell’orizzonte degli eventi.

Nonostante il fatto che questo sia ora l’insieme opposto di condizioni per un buco nero, le equazioni che descrivono lo spazio e il tempo sono identiche per entrambi i casi.

Ciò significa, quindi, che se fingiamo che un buco nero sia “capovolto” – in modo che ogni punto dall’interno dell’orizzonte degli eventi di un buco nero (compresa la sua singolarità a r = 0) ora corrisponda a un punto al di fuori di l’orizzonte degli eventi di un buco nero (dove la singolarità ora va ovunque a r = ∞), e viceversa: recuperiamo lo stesso comportamento. L’unica differenza è che ciò che era fuori ora è dentro e ciò che era dentro ora è fuori; è solo invertito. Invece di un buco nero, questo oggetto “capovolto” può ora essere pensato come un buco bianco.

Quando un osservatore entra in un buco nero non rotante, non c’è scampo: vieni schiacciato dalla singolarità centrale. Tuttavia, in un buco nero rotante (Kerr), che passa attraverso il centro del disco delimitato dalla singolarità dell’anello potrebbe essere, e potrebbe effettivamente essere, un portale per un nuovo “antiverso” dove le cose hanno proprietà molto diverse da quelle che conosciamo nel nostro Universo. Ciò potrebbe implicare una connessione tra i buchi neri in un Universo e la nascita di un altro a causa del buco bianco. ( Crediti : Andrew Hamilton, JILA, Università del Colorado-Boulder)

Nuovi universi

Una delle domande che i fisici si pongono spesso è questa: quando qualcosa attraversa l’altro lato (cioè l’interno) dell’orizzonte degli eventi di un buco nero, dove va? Certo, puoi semplicemente affermare “entra nella singolarità centrale del buco nero“, ma questa è una risposta insoddisfacente, soprattutto perché sappiamo che le leggi della fisica si infrangono in quella singolarità.

Una possibilità che viene spesso considerata è che la singolarità potrebbe non essere solo un punto in cui le cose “vanno” dopo essere cadute in un orizzonte degli eventi, ma potrebbe anche essere un punto da cui le cose “emergono“. Piuttosto che essere semplicemente “la fine” della storia per la materia, potrebbe invece essere “l’inizio” di una nuova storia diversa.

In altre parole, è del tutto plausibile che ci saranno eventi che corrispondono a grandi quantità di materia ed energia che emergono in uno specifico luogo e tempo che sembrano corrispondere anche a una singolarità. Non solo il nostro Universo potrebbe avere buchi neri, ma potrebbero esserci anche buchi bianchi: luoghi in cui le cose sembrano iniziare da una singolarità iniziale. I fisici sanno che, per molti versi, ciò sembra corrispondere a un evento straordinario avvenuto 13,8 miliardi di anni fa: il caldo Big Bang.

Un’illustrazione della nostra storia cosmica, dal Big Bang fino ad oggi, nel contesto dell’Universo in espansione. Non possiamo essere certi, nonostante ciò che molti hanno sostenuto, che l’Universo abbia avuto origine da una singolarità. Tuttavia, è possibile, proprio come i buchi neri “finiscono” in una singolarità, che il nostro Universo e il suo stato inflazionistico, che ha dato origine al caldo Big Bang, siano emersi da una singolarità di buco bianco. ( Credito : team scientifico NASA/WMAP)

Ciò fa emergere l’affascinante possibilità che esista una connessione tra i buchi neri e l’emergere di un nuovo Universo. Ogni volta che il nostro Universo forma un nuovo buco nero, c’è un piccolo Universo che emerge, analogo a un buco bianco, da qualche parte dall’altra parte di una singolarità?

Ciò implica anche che il nostro Universo, e il nostro caldo Big Bang, sono emersi da uno stato non molto diverso da un buco bianco, ed è stato probabilmente causato da un precedente Universo che ha formato un buco nero, da cui la nostra emersione è stata la conseguenza?

C’è un calcolo divertente che si può fare con un piccolo sforzo che suggerisce che questa idea potrebbe essere presa sul serio. Se dovessi sommare tutta la materia e la radiazione all’interno dell’Universo osservabile – tutti gli atomi, tutti i buchi neri, tutta la materia oscura, tutti i fotoni e tutti i neutrini – otterresti un valore per la “massa” effettiva dell’Universo osservabile (in fondo, se la più famosa equazione di Einstein ci dice che E = mc² , allora è anche vero che m = E/c², e così possiamo trovare un valore di massa equivalente per tutte le cose che possiedono energia).

Quando si forma un buco nero, un’idea speculativa ma spettacolare è che dà vita a un nuovo Universo neonato. Se così fosse, potrebbe gettare una nuova luce sulle nostre stesse origini cosmiche, con implicazioni affascinanti per ciò che potrebbe accadere all’interno dei buchi neri che il nostro Universo ha successivamente formato. Il nostro Universo osservabile ha abbastanza materia ed energia al suo interno che se dovessimo calcolare la dimensione di un orizzonte degli eventi con un equivalente di massa di quel valore, sarebbe di 16,5 miliardi di anni luce di raggio: circa un terzo dell’effettivo valore misurato. ( Credito : Kavli IMPU)

La risposta che ottieni per “quanto sarebbe grande l’orizzonte degli eventi di un buco nero con l’equivalente di massa di tutta la materia e le radiazioni all’interno dell’Universo osservabile?” è un numero notevole: circa 16,5 miliardi di anni luce. Questo è circa un terzo del raggio effettivo fino al bordo dell’Universo osservabile: 46,1 miliardi di anni luce. Infatti, se non fosse per la presenza di energia oscura – se avessimo più materia normale, materia oscura, neutrini o fotoni al posto dell’energia oscura – questi due valori coinciderebbero.

Anche se non abbiamo osservato alcuna prova di buchi bianchi nel nostro Universo, il fatto che abbiamo avuto un Big Bang e il fatto che abbiamo buchi neri nel nostro Universo è abbastanza coerente con l’idea che ci sia un “buco bianco” dall’altra parte di ogni buco nero mai stato creato.

In effetti, andando molto in profondità, se chiedi cosa succede quando cadi oltre l’orizzonte degli eventi esterno di un buco nero rotante, si scopre che ciò che sperimenti assomiglia molto a ciò che crediamo che il nostro Universo abbia sperimentato poco prima della inizio del caldo Big Bang: un periodo di espansione esponenziale, molto simile a quella che oggi conosciamo come inflazione cosmica.

Dall’esterno di un buco nero, tutta la materia in caduta emetterà luce ed è sempre visibile, mentre nulla da dietro l’orizzonte degli eventi può uscire. Ma se tu fossi quello che è caduto in un buco nero, la tua energia potrebbe plausibilmente riemergere come parte di un caldo Big Bang in un Universo neonato. ( Crediti : Andrew Hamilton, JILA, Università del Colorado)

Ma i buchi bianchi esistono davvero? La verità è che non ne abbiamo mai visto uno e non ci aspettiamo di trovarne mai uno nel nostro Universo. Gli orizzonti degli eventi, sfortunatamente, sono molto bravi a “nascondere” qualsiasi altra cosa accada dall’altra parte di essi. Potrebbe esserci qualcosa di molto interessante nelle posizioni centrali all’interno di ogni buco nero nel nostro Universo, ma non saremo mai in grado di accedervi. Potrebbe essersi verificato qualcosa di molto interessante in qualunque cosa abbia dato vita al nostro Universo prima dell’inizio dell’inflazione cosmica e delle sue conseguenze: il caldo Big Bang, ma non abbiamo modo di ottenere alcuna informazione su quel periodo.

La sobria verità, per quanto possiamo detestarla, è che la quantità di informazioni presenti nell’Universo è finita e ci rende incapaci di ricostruire cosa sta succedendo (o cosa è successo) dall’altra parte di questi eventi. Vale la pena ricordare che la Relatività Generale ammette i buchi bianchi come possibilità uguale ai buchi neri ma che, nel nostro Universo, sono state trovate solo prove osservative per i buchi neri. Mentre la matematica può dirti le possibilità di ciò che potrebbe accadere, solo le osservazioni, le misurazioni e gli esperimenti possono dirti cosa accade nell’Universo. I buchi bianchi rimangono una possibilità intrigante, ma la loro esistenza, in questo momento, può essere considerata solo speculativa, nella migliore delle ipotesi.

Una tecnologia veramente rivoluzionaria sta diventando realtà

Una tecnologia veramente rivoluzionaria sta diventando realtà
Una tecnologia veramente rivoluzionaria sta diventando realtà

Questa nuova tecnologia sarà “più grande dell’IA“, secondo gli scienziati che l’hanno creata. Questo poiché promette di trasformare completamente l’informatica, l’energia, la medicina e l’economia tutto in una volta.

È il più vicino possibile alla fantasia scientifica della macchina del moto perpetuo, una macchina che continuerà a funzionare senza alcun input di energia da parte nostra. Non solo sarà la creazione più importante del 21° secolo, ma provocherà una seconda rivoluzione industriale e ci farà risparmiare miliardi ogni anno dalla sola rete energetica.

Stiamo parlando dei famosi superconduttori.

I superconduttori sono materiali grazie ai quali l’energia che perdiamo a causa della dispersione sotto forma di calore verrà ridotta notevolmente. Vediamo questo problema in tutta la nostra tecnologia elettrica ed elettronica, dai telefoni ai computer, dagli aeroplani alla rete elettrica. Gran parte dell’energia che generiamo viene persa nel processo di trasmissione, riducendo l’efficienza della rete e dei nostri apparecchi elettrici.

Bene, i superconduttori non hanno questo problema. A causa delle proprietà speciali insite in questi materiali, sarà possibile trasportare elettricità senza perdita di energia, con conseguente enorme aumento dell’efficienza.

In alcuni studi gli scienziati sono stati in grado di mantenere per anni una corrente elettrica all’interno di un anello superconduttore senza aggiungere ulteriore energia al circuito. Queste correnti potrebbero teoricamente fluire per sempre, o almeno per centinaia di migliaia di anni senza perdere la loro energia a causa del calore o dell’attrito.

Trasporti più veloci, dispositivi medici più portatili, elettromagneti più efficienti, una rete energetica più sicura ed efficiente, compresi gli usi nelle turbine eoliche e nelle centrali elettriche a fusione. La nostra tecnologia sarebbe completamente rivoluzionata. Una nuova era per il mondo.

C’è, come in tutte le grandi cose, ovviamente, un prezzo che dovremo pagare.

Le sostanze superconduttrici hanno sempre richiesto pressioni intense o temperature estremamente basse che raggiungono quasi lo zero assoluto, la temperatura più fredda possibile (-273,15° C). Questa bassa temperatura è la chiave per rendere i materiali superconduttori: in uno stato così freddo, il movimento degli atomi è ridotto quasi a zero e questo significa che gli elettroni non collidono più con gli atomi causando perdita di energia. Non c’è resistenza. Per raffreddare queste sostanze gli scienziati impiegano l’elio liquido.

L’alternativa è usare una pressione tremenda. Gli studi che sono riusciti a produrre materiali superconduttori a temperature più elevate (-70° C) hanno richiesto pressioni di circa 155 gigapascal (GPa). Per riferimento, la pressione al centro della Terra è di 350 GPa, 3,5 milioni di volte la pressione atmosferica al livello del mare. La pressione nel punto più profondo dell’oceano, la Fossa delle Marianne, è di 0,1 GPa. Ciò significa che, fino ad oggi, i materiali superconduttori hanno richiesto la metà della pressione che si trova al centro del pianeta.

Il sogno quindi è quello di produrre un materiale con prprietà di superconduttore sia a temperatura ambiente che a pressione ambiente. E questo è – quasi – ciò che un gruppo di ricercatori ora afferma di aver fatto. Sebbene il materiale superconduttore non funzioni esattamente a pressione ambiente, funziona a 1 GPa, un enorme miglioramento rispetto alle misurazioni precedenti.

L’annuncio ha causato scalpore nella comunità scientifica ma ha anche creato profonde polemiche tra gli scienziati. Alcuni hanno confutato del tutto l’affermazione, altri l’hanno sostenuta con veemenza. Supponendo che la scoperta sia vera, il fisico James Hamlin l’ha descritta come “una scoperta sconvolgente, rivoluzionaria e molto eccitante“.

Il gruppo di ricercatori è guidato da Ranga Dias, assistente professore di ingegneria meccanica e fisica presso l’Università di Rochester. Per creare il loro materiale superconduttore, il team ha utilizzato un superidruro a base di lutezio. Gli idruri sono una combinazione di idrogeno e atomi più pesanti (di solito di zolfo o altri metalli), con l’idrogeno che è la chiave per la superconduttività. Vengono introdotti anche carbonio, azoto e altri materiali atomici per modificare le proprietà dei campioni. Questa combinazione è necessaria perché l’idrogeno nella sua forma metallica mostra proprietà superconduttive sotto pressione immensa, ma gli scienziati hanno scoperto che combinando l’idrogeno con pochi altri elementi, i nuovi atomi permettono all’idrogeno di diventare un metallo superconduttore a pressioni più ragionevoli.

Il campione di Dias era composto da una miscela di lutezio, idrogeno e azoto che sono stati esposti a temperature di 200° C in cicli di diversi giorni alla volta. Il campione è stato quindi compresso utilizzando una cella a incudine diamantata con pressioni intorno a 2 GPa. Le proprietà superconduttive del campione sono state testate regolarmente mentre la pressione diminuiva, con il team che ha scoperto che queste incredibili proprietà sono rimaste intatte fino a solo 1 GPa ed a temperatura ambiente.

I campioni sono stati in grado di soddisfare tutti i requisiti scientifici di un superconduttore, inclusa la resistenza ridotta e l’effetto Meissner. Questo effetto è una proprietà chiave dei superconduttori e ha a che fare con la capacità della sostanza di espellere un campo magnetico. È esattamente il tipo di dati che gli scienziati sperano di vedere durante la creazione di superconduttori a temperatura ambiente, vicino alla pressione ambiente.

C’è solo un problema. È il problema che crea una divisione così ardente nella comunità scientifica: il passato del team.

Molti dei membri del team sono stati, in passato,accusati di cattiva condotta scientifica, per via di un precedente articolo, pubblicato da Dias sulla rivista scientifica Nature, ritirato a causa di polemiche riguardanti i dati. Il documento notava come un idruro di zolfo carbonioso (CSH) è diventato superconduttore a 14° C e 267 GPa. Ma la procedura relativa ai campi magnetici in seguito ha contraddetto i dati grezzi rilasciati da Dias e dal coautore Ashkan Salamat, in cui hanno dettagliato un metodo diverso e insolito per affrontare l’interferenza magnetica.

Normalmente, la misura della suscettività magnetica di un idruro viene eseguita mentre il campione si trova in una cella a incudine di diamante, il che significa che spesso contiene rumore di fondo. Gli scienziati effettuano una misurazione indipendente dello sfondo e quindi la sottraggono dai dati grezzi per fornire una lettura finale della suscettività magnetica. Tuttavia, Dias e Salamat hanno rimosso l’interferenza magnetica in un modo nuovo e non ortodosso, portando alcuni fisici a credere che i dati fossero stati manipolati. Dias ha ribattuto che non c’era manipolazione, ma solo un fraintendimento.

I fisici hanno quindi iniziato a notare che anche alcuni dati riguardanti la resistenza elettrica dei campioni sembravano essere manipolati mentre un’altra parte di essi rimaneva sconosciuta. Ci sono state accuse secondo cui i dati nel documento di Dias sarebbero stati fabbricati invece che osservati.

Il luogo di lavoro di Dias, l’Università di Rochester, ha condotto due indagini sulla questione e alla fine si è schierata con Dias. Né i laboratori indipendenti sono stati in grado di riprodurre i risultati di Dias da questo documento, ma ciò potrebbe essere in parte dovuto al fatto che questo tipo di test di laboratorio può richiedere del tempo per riprodursi completamente.

Anche un altro membro del team, Mathew Debessai, ha fatto ritirare un documento sulla superconduttività a causa di affermazioni sulla manipolazione dei dati. E gli articoli più recenti di Dias sul solfuro di manganese sono accusati di aver copiato e incollato dati da ricerche non correlate. Vale a dire che i dati sulla resistenza elettrica di questo recente articolo erano una copia dei dati del dottorato di ricerca di Dias del 2013. Salamat ha risposto che i dati non sono stati copiati ma erano semplicemente simili e che il confronto tra i set di dati era stato sbagliato.

Lutezio, un componente chiave del materiale di Dias.

Dias rimane fermo sul fatto che i suoi dati siano autentici. Ha continuato a condurre esperimenti in diversi laboratori in tutto il paese e ha invitato scienziati indipendenti a venire a osservare. È fiducioso che il nuovo documento che ha presentato a Nature supererà quello precedente, cancellando ogni dubbio che altri potrebbero ancora avere riguardo al suo lavoro. Un nuovo membro del team di Dias, Nilesh Salke, attesta che il materiale è, in effetti, tutto ciò che afferma di essere. Una pietra miliare nel campo della superconduttività.

Il nuovo articolo di Dias è stato sottoposto a un processo di revisione paritaria eccezionalmente rigoroso e quindi a un’ulteriore revisione da parte di Nature. Ha anche presentato i suoi dati grezzi insieme al nuovo documento in uno spettacolo di vulnerabilità e apertura, sperando di aumentare la fiducia degli scienziati increduli. A causa della storia di Dias, Nature ha fatto gli straordinari per valutare il suo lavoro, ma ha deciso di pubblicare il documento l’8 marzo.

Molti esperti ritengono che Dias non avrebbe presentato un altro documento smentibile e passibile di ritiro, scegliendo invece di avere fiducia nelle affermazioni del fisico. Nonostante il tumultuoso passato della squadra, dicono, dovremmo comunque tenere in considerazione i loro dati.

Mentre gli scienziati sperano che Dias invii campioni del suo materiale superconduttore ad altri laboratori per la riproduzione, Dias e Salamat hanno ora fondato Unearthly Materials, una startup con 20 milioni di dollari di sostegno forniti da Spotify, OpenAI e altri. Il loro idruro di lutezio è in procinto di essere brevettato, quindi è improbabile che i campioni vengano spediti per posta.

Data la sua natura proprietaria, anche i metodi e le procedure esatti utilizzati dal team potrebbero rimanere segreti. Ma nonostante tutto questo, c’è ancora speranza. Dias e il suo team hanno fornito istruzioni chiare su come riprodurre il materiale nei laboratori. Dicono di sperare che i laboratori procedano con il processo di riproduzione in modo che il campo dei superconduttori possa continuare a crescere ed evolversi. Alcuni scienziati hanno accettato l’offerta, altri dicono che non ci perderanno tempo.

Se un altro laboratorio fosse in grado di riprodurre il risultato, si spalancherebbero le porte dell’opportunità per questo nuovo materiale. Non solo per indagare sul materiale stesso – la struttura, il rapporto tra i suoi componenti, l’intuizione che fornisce nelle teorie della superconduttività – ma anche per indagare sulle sue applicazioni nel mondo quotidiano.

Se questi risultati potranno essere confermati, si profileranno le prime luci dell’alba di una nuova tecnologia che rivoluzionerà profondamente le nostre vite.

Nipah, il virus che potrebbe provocare la prossima pandemia globale

Nipah, il virus che potrebbe provocare la prossima pandemia globale
Nipah, il virus che potrebbe provocare la prossima pandemia globale

Tutto il mondo ha vissuto una pesante crisi dovuta alla pandemia di COVID-19 provocata dal nuovo coronavirus SARS-CoV-2 ma già, nonostante il discreto controllo raggiunto della diffusione delle più pericolose malattie tradizionali attraverso vaccini e terapie di ormai comprovata efficacia, l’OMS ha lanciato l’allarme nei confronti di alcune nuove malattie che hanno le carte in regola per provocare, se non tenute sotto controllo, nuove epidemie globali.

Come sempre, la paura è che possa in qualche modo replicarsi la grande epidemia di “Spagnola” che provocò decine di milioni di morti in tutto il mondo nella seconda decade del ‘900.

Tra le malattie più temute c’è un’infezione che, curiosamente, sembra avere parecchi punti in comune con la COVID-19. Si tratta di una malattia indotta dal Nipah Virus (NiV) che provoca una zoonosi che causa gravi malattie negli animali e che può trasmettersi con relativa facilità anche all’uomo. L’ospite naturale del virus è un moscerino della famiglia dei Pteropodidae, genere Pteropus.

La prima epidemia registrata di malattia da NiV si verificò a Kampung Sungai Nipah, in Malesia nel 1998. All’epoca furono i maiali a trasmetterla all’uomo. La cosa più preoccupante è che nei focolai di questa malattia identificati successivamente non risultarono esserci stati ospiti intermedi.

Ad esempio, nel 2004, in Bangladesh, gli esseri umani furono infettati da NiV dal consumo della linfa di una palma che era stata contaminata da pipistrelli infetti. Esistono inoltre prove della trasmissione diretta da uomo a uomo in un ospedale indiano.

L’agente eziologico di questa malattia è un virus chiamato Henipavirus un Virus a RNA a singolo filamento negativo afferente all’ordine dei Mononegavirales, famiglia Paramyxoviridae e sottofamiglia Paramyxovirinae, e al quale appartengono due specie: il virus Nipah e il virus Hendra.

Ospiti naturali degli Henipavirus sono i pipistrelli della frutta. Gli Henipavirus sono in grado di causare malattie, spesso mortali, in un gran numero di specie animali, sia selvatici che domestici e agli stessi esseri umani.

L’infezione da NiV nell’uomo può avere moltissime espressioni diverse, dall’infezione asintomatica alla sindrome respiratoria acuta fino all’encefalite fatale. Attualmente non esiste un vaccino per questa malattia e nemmeno un protocollo terapeutico, il trattamento per gli esseri umani è, infatti, un’intensa terapia di supporto che punta a sostenere l’organismo finché le difese immunitarie non riescono ad averne ragione.

Nipah è nell’elenco prioritario dell’Organizzazione Mondiale della Sanità delle malattie emergenti che potrebbe causare una pandemia globale, insieme a Zika ed Ebola.

Nipah e il suo cugino virale Hendra si attaccano a una proteina chiamata ephrin-B2 e ephrin-B3 sulla superficie delle cellule nervose e le cellule endoteliali che rivestono il sangue e i vasi linfatici. Nipah può anche invadere le cellule polmonari e renali.

Negli esseri umani dovrebbe attaccare inizialmente il sistema respiratorio per poi diffondersi al sistema nervoso e al cervello. La maggior parte dei pazienti che muoiono soccombe a un’infiammazione dei vasi sanguigni e ad un rigonfiamento del cervello che si verifica negli stadi avanzati della malattia.

La mortalità, una volta raggiunta la fase in cui i pazienti manifestano sintomi di gravi stati patologici del sistema nervoso, risulta aggirarsi intorno al 40% ma ancora più alta è la percentuale di pazienti che, sopravvissuti alla fase acuta della malattia, presentano conseguenze a lungo termine dopo, tra cui convulsioni persistenti e cambiamenti di personalità. Sono state riportate anche infezioni latenti con successiva riattivazione del virus Nipah e morte, mesi e persino anni dopo l’esposizione.

PREVENZIONE

L’infezione da virus Nipah può essere prevenuta evitando l’esposizione a maiali e pipistrelli malati in aree endemiche e non bevendo linfa di palma da dattero.

Ulteriori sforzi focalizzati sulla sorveglianza e la consapevolezza aiuteranno a prevenire future epidemie. Le ricerche in corso cercano di identificare meglio come e quando la malattia si trasmette dai moscerini ai pipistrelli e sembra essere stata identificata una correlazione con i cicli riproduttivi dei pipistrelli. Si sta tentando di realizzare dei test in grado di identificare precocemente la malattia negli allevamenti e sugli uomini.

Un vaccino sperimentale a subunità, che utilizza la proteina Hendra G, produce anticorpi cross-protettivi contro HENV e NIPV è stato recentemente usato in Australia per proteggere i cavalli contro il virus Hendra. Questo vaccino, sul quale sono in corso ulteriori studi, sembra avere un grande potenziale per la protezione da henipavirus anche negli esseri umani. 

I cadaveri continuano ad effettuare movimenti per parecchio tempo dopo la morte

I cadaveri continuano ad effettuare movimenti per parecchio tempo dopo la morte
I cadaveri continuano ad effettuare movimenti per parecchio tempo dopo la morte

Secondo uno studio, i morti potrebbero non riposare sempre in pace… letteralmente. Per più di un anno dopo la morte, i cadaveri si muovono “in modo significativo” e questa scoperta potrebbe essere importante per le indagini forensi.

I ricercatori di una struttura di ricerca sulla decomposizione con sede in Australia – colloquialmente nota come “fattoria del corpo“, un termine che alcuni scienziati trovano irrispettoso, hanno fatto la scoperta sorprendente dopo aver usato telecamere time-lapse per filmare i cadaveri in decomposizione.

Per 17 mesi, una telecamera dell’Australian Facility for Taphonomic Experimental Research (AFTER) h scattato immagini aeree di un cadavere ogni 30 minuti durante le ore diurne. E per tutta la durata, il cadavere ha continuato a muoversi.

Ciò che abbiamo scoperto è stato che le braccia si muovono in modo significativo,scendendo lateralmente“, racconta il medico legale Alyson Wilson della Central Queensland University, all’Australian Broadcasting Corporation.

Alcuni movimenti post mortem erano previsti nelle primissime fasi della decomposizione, ha spiegato, ma il fatto che siano continuati per l’intera durata delle riprese è stata una sorpresa completa.

Pensiamo che i movimenti si riferiscano al processo di decomposizione, mentre il corpo si disidrata mummificandosi e i legamenti si asciugando riducendosi“, ha detto.

Questa conoscenza potrebbe essere significativa nelle indagini sulle morti inspiegabili“.

In effetti, potrebbe cambiare il modo in cui gli scienziati analizzano e interpretano le scene del crimine, in particolare nei casi in cui i resti umani vengono scoperti qualche tempo dopo il decesso.

Fino ad ora, a parte quando c’è l’evidenza che un corpo sia stato spostato – sia da animali che da persone – gli scienziati forensi hanno sempre generalmente supposto che la posizione in cui viene scoperto un corpo sia quella del momento della morte.

Poiché la ricerca di Wilson è il primo caso di utilizzo di una fotocamera time-lapse per studiare la decomposizione umana, questa è anche la prima prova che l’assunto sulla posizione del corpo alla morte potrebbe non essere vero.

Un documento che descrive la scoperta che i cadaveri sono piuttosto più vivaci del previsto deve ancora essere pubblicato, ma fa seguito a lavori precedenti, pubblicati su Forensic Science International: Synergy.

Wilson e colleghi hanno usato una fotocamera time-lapse per seguire la decomposizione di un cadavere per sei mesi. Le immagini risultanti sono state confrontate con un sistema di assegnazione di punti per i livelli di decomposizione in tutto il corpo per determinare l’intervallo post mortem, cioè da quanto tempo è avvenuto il decesso.

Il sistema a punti corrispondeva perfettamente alle fotografie time-lapse, aumentando la validità del sistema come strumento forense; inoltre, i risultati del team hanno convalidato l’utilità delle telecamere time-lapse nella ricerca forense.

Sulla base di questi risultati, sembra che se si studiassero abbastanza cadaveri in timelapse a lungo termine per generare dati statistici sul movimento post mortem, tali conoscenze potrebbero essere utilizzate per analizzare le scene del crimine con maggiore precisione, in futuro.

Tale banca dati fornirebbe informazioni sui modi in cui è probabile che i cadaveri si spostino, il che a sua volta potrebbe consentire agli scienziati forensi di ricostruire la posizione in cui si trovava il corpo al momento della morte. A sua volta, ciò potrebbe aiutare a capire cosa è successo.

Mapperanno una scena del crimine, mapperanno la posizione del corpo della vittima, mapperanno ogni prova fisica trovata e potranno capire la causa della morte“, ha detto Wilson ad AFP.


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