Fisica e Bolle: resoconto dei post partecipanti al 29o Carnevale della Fisica

Tema di questa edizione del Carnevale della Fisica era la Fisica e le Bolle, di qualunque genere. Le aspettative di vedere contributi vari ed originali non sono andate deluse: con post che spaziano dal teatro alla ricerca di civiltà aliene, dall'infinitamente grande dello spazio all'infinitamente piccolo delle nanotecnologie. E poi trittrici di post dagli argomenti più disparati ed eclettici. 

Ma andiamo per ordine:

Giancarlo Cavagna, insegnante di scuola superiore a Bergamo,  apre le danze con una serie di bei video sulle bolle di sapone, riempite ed immerse nei gas più disparati. Ma diamo a lui la parola: 

...E così capita che in laboratorio, un pomeriggio, con due colleghi (Sergio Facchi e Jolanda Repaci) si facciano bolle di tutti i tipi, con fiato, aria, ghiaccio secco, elio, esafluoruro di zolfo, anidride carbonica e si sperimentino fenomeni di statica dei fluidi. Di questi esperimenti ho alcune riprese video fatte per mostrarle agli studenti e poter discutere della fisica che regola i fenomeni. E tra una bolla e l'altra vengono fuori cose molto carine e bizzarre: come questa o questa. La solita spinta di Archimede qui e qui  è mostrata con bolle che galleggiano su strane, sfuggenti e addirittura invisibili superfici gassose ma che si comportano esattamente come quelle liquide (appunto i fluidi!). Abbiamo iniziato a fare queste belle cose grazie allo stimolo che Bergamoscienza ha portato nelle scuole...

Bolle molto più grandi sono quelle presenti all'interno del Sole, descritto con passione e precisione nel blog  notiziedalcosmo.storiepoesia. Il post sulla zona convettiva, dove le immense bolle salgono verso la superficie, è l'ultimo di una interessante trilogia dedicata alla nostra stella. 

Su scale ancora più grandi, Leopoldo Bennacchio ci propone un 'catalogo' di gioielli spaziali: nebulose planetarie e residui di esplosioni di supernovae. Nella loro bellezza queste foto testimoniano la brusca fine di una stella, con conseguente distruzione dell'eventuale sistema planetario intorno. Solo a prima vista possono apparire sferiche, ma studi dettagliati dell'esplosione e della posizione della stella ci forniscono informazioni interessanti sui meccanismi dell'esplosione e del fato della stella superstite. 

E che può esserci di più grande della bolla del nostro universo? Forse una somma di bolle di universi di cui il nostro è solo uno nel quale abbiamo avuto la sorte di esistere...
Gabriele Giordano, nel suo post  tratta di queste variegate ed affascinanti ipotesi.

Tra le bolle infinitamente piccole, Leo Sorge, in SFtech, interessante blog incentrato su temi di  scienza, tecnologia e fantascienza,  tratta di delle moderne stampanti 3D, che saranno le protagoniste della prossima rivoluzione tecnologica. Sono sempre le bolle a governare il principio di funzionamento di questi rivoluzionari oggetti:    Bolle oblunghe, bolle irregolari, bolle filamentose, ma sempre bolle di materiale scaldate a 200° che si assommano tra di loro,  nel formare la struttura che stiamo realizzando.  

E non ci sono solo le bolle di plastica, continua Sorge, la struttura stampata con stereolitografia è a nido d’ape, quindi una griglia tridimensionale che cattura… bolle d’aria! Tra gli esempi una stampante dell'università di Vienna sia in grado di costruire dal nulla un perfetto esemplare di micromachine da corsa. 

Dopo queste applicazioni pratiche ci si può rinfrescare la teoria delle bolle, la spinta di Archimede e tutta la fluidodinamica ad essa legata leggendo  il post su scienzaemusica di Leonardo Petrillo. E' un lungo articolo (ma non vi fate scoraggiare) che  analizza la matematica delle bolle di sapone, dal punto di vista della meccanica dei fluidi: ad una introduzione sui concetti base della meccanica dei fluidi (tra cui l'equilibrio statico di un fluido) e sulla distinzione fra solidi (di cui vengono analizzate alcune proprietà elastiche), liquidi e gas, segue un'approfondita analisi sul concetto di tensione superficiale, che termina con l'equazione di Laplace. Se vi spaventano formule e calcoli soffermatevi sulle immagini ed i video che Leonardo ha allegato. 

Dalle bolle terrestri possiamo andare nello spazio sulla Stazione Spaziale Internazionale, una "bolla" di ambiente terrestre faticosamente mantenuto a 400 km di altezza dal nostro pianeta. Il blog questionedelladecisione tratta - con un bel video di Don Petit - l'assenza di gravità, o meglio le condizioni di microgravità cui sono soggetti astronauti (ed uccelli) in orbita attorno alla Terra.

Sempre nello spazio Luca di Fino nel suo blog background noise affronta il problema della protezione degli astronauti dalle radiazioni spaziali, soprattutto nel caso di missioni interplanetarie. Il problema è ancora aperto, dice Luca: contenitori d'acqua possono essere utilizzati per creare una bolla di protezione attorno agli astronauti in caso di eruzioni solari, ma per andare su Marte i nuclei pesanti accelerati nell'esposione di supernovae sono talmente energetici da 'bucare' questa protezione. 

Tra problemi tecnologici e radiazione spaziale non siamo stati ancora in grado di allontanarci dalla Terra. Tuttavia, con le  prime trasmissioni  radio all'inizio del secolo scorso, l'uomo ha cominciato a trasmettere segnali elettromagnetici coerenti nel cosmo. Questa bolla di messaggi audio e video, per quanto debole e diluita nelle immensità del cosmo, copre già un raggio superiore ai 100 anni luce, comprendendo più di diecimila stelle del nostro vicinato galattico. E' possibile che civiltà aliene stiano facendo lo stesso, mandando segnali nello spazio?  Se qualcuno di questi segnali ci raggiungesse, saremmo in grado di riceverlo e identificarlo in mezzo al mare del rumore cosmico di fondo? Con il suo post, il Tredicesimo Cavaliere coglie l'occasione per aggiornarci dello stato del SETI (acronimo per Search of ExtraTerrestrial Intelligence - ricerca di intelligenza extraterrestre). 

Gianluigi Filippelli ci presenta un trittico di post che spaziano dalla cosmologia alla fisica delle particelle elementari: 1. Come funziona la scienza: JKCS 041 e l'infanzia dell'universo:  Stefano Andreon e Stefano Sandrelli dell'Osservatorio di Brera vengono intervistati da Rai News in merito alla scoperta del più vecchio ammasso ben formato dell'universo, JKCS 041. 

 2. Simulare il transito di pianeti extrasolari: post su come si cercano i pianeti extrasolari, la missione Kepler ad essi dedicata e su come simularne matematicamente il passaggio.  Molto interessante è anche la parte sulle esperienze effettuabili in laboratorio. 

3. La massa del W e il Particle Data Group: La collaborazione CDF sta lavorando sulle ultime elaborazioni possibili dai dati raccolti con l'ormai chiuso acceleratore statunitense Tevatron. Uno dei dati recentemente rilasciati è la misura della massa del bosone W, la cui scoperta portò il Nobel a Carlo Rubbia. In questo caso, sfrutto questa misura, ancora preliminare, per cercare di raccontare come funziona il Particle Data Group e la sistematizzazione dei dati nella fisica delle particelle.

Sempre in ambito di trilogie abbiamo il tris di bolle del tamburo riparato: 

1. Bolle papali, livelle e vasi comunicanti: l'immagine della bolla papale vince un premio (inventato ed inesistente) per la "bolla" più originale. 

2. La camera a bolle, essenziale strumento per la rivelazione delle particelle elementari negli anni '60, ancora insuperato per bellezza della risoluzione delle immagini (purtroppo di formazione troppo lenta per l'elevato numero di collisioni degli acceleratori più moderni). 

3. Bollicine della Birra e segreti della formazione della schiuma della birra. Di questo argomento ne parla anche il già citato  scienzaemusica.  

Su tutto-scienze.org ben cinque  post, che seppur non strettamente attinenti 
al tema delle bolle, sono tutti molto
 interessanti e vari:
Osserviamo gli effetti della corrente elettrica, Osserviamo I Fenomeni Magnetici, Moto Lungo Un Piano Inclinato E Grafici, Milla Baldo Ceolin, La Signora Dei Neutrini e La Pagella Di Einstein Dagli Einstein Archives Online

Per chiudere in bellezza citiamo le bolle teatrali e scenografiche del gruppo Onda R che con  Passione Fisica  mette in scena  - con passione e competenza - uno spettacolo  di teatro e scienza,   che mette in evidenza il percorso della ricerca scientifica e in particolare ciò che essa determina per l’umanità. Temi ed argomenti sono d'attualità spaziando dalla meccanica quantistica alla misteriosa scomparsa di uno dei più grandi fisici del XX secolo: Ettore Majorana.

E con questo si chiude la 29a edizione del carnevale della Fisica: voglio ringraziare gli organizzatori per avermi permesso di ospitare questa edizione. Uno speciale ringraziamento va a tutti i partecipanti: spero di non aver dimenticato nessuno, ma se qualcuno dei vostri interventi si fosse perso nel marasma della mia casella di posta elettronica scrivetemi e vi porrò rimedio quanto prima. A rivederci a fine aprile sul blog di scienza e musica con tema "lo spazio". 

Il Grande Fratello (Scemo) sull'IPhone, La lunga coda

Ogni piattaforma di blog consente di vedere l'origine del traffico e le parole chiave in cui compare il nostro indirizzo web. Questo - soprattutto ai blog professionali e commerciali  - di incrementare il volume del traffico adattando opportunamente contenuti e link.

Il grande fratello scemo

Una minima parte del traffico proviene  da siti che vendono le solite pilloline blu, l'idea è che cliccando incuriositi dal link di provenienza si resti affascinati da queste pseudo-farmacie online (ad esempio questa: http://buygenerics from india.com/?wm=13059&tr=8030).

Oggi ho trovato però quest'altro sito: http://www.mspy.com/?aff=513 (con 7 hit il 22/3/2012) di cui allego la schermata. In sostanza si tratta di una applicazione che si installa di nascosto su tutti gli smartphone e registra qualunque cosa facciate.

L'ideale per spiare e controllare mogli/mariti, capiufficio, genitori ecc., almeno stando a quanto pubblicizzato sul loro sito. Ma può servire anche per carpire dati bancari, password e quant'altro.

A questo punto le possibilità sono due:

Vi stanno forse spiando da questo sito?

1. Si vogliono fare pubblicità sul mio sito (ci sono riusciti, per quello che gli serve).

2. Qualcuno dei lettori ha il cellulare con installato questo software, di persona o da qualcun altro e di  nascosto.  

Nel primo caso  non c'è problema, ma nel secondo questa applicazione non sembra molto robusta, visto che chiunque può - come in questo caso - segnalarlo a tutti. Quindi  - per gioco e senza creare allarmismi - cercate di ricostruire in
quali mani e il vostro prezioso telefonino è caduto nelle ultime 24 ore. 

Potrei sbagliarmi completamente, per cui se avete altre spiegazioni o ipotesi per favore scrivetemi (eventualmente in forma privata).

La lunga, lunga coda

Questo concetto - di qualche anno fa - si riferisce al commercio moderno, in cui è preferibile servire molti clienti con richieste molto particolari che tanti con solo pochi oggetti di comune commercializzazione (dove i margini sono più ridotti. Dall'analisi delle keyword o parole chiave, il sito può aggiustare il contenuto magazzino e la merce in  vendita. 

Le 'cosiddette' astronavi di Saturno, da qui

In un blog come questo, ciò si traduce in molte ricerche pertinenti (fisica, Giappone, Fukushima...) ed parole chiave sugli argomenti più buffi:

• apparecchiatura per il lancio del neutrino
• astronavi saturno terra
• tre enormi astronavi
• posizioni segrete
• biglietto di auguri fisico
• curva di fusione cioccolato
• dopo einstein, galileo 
• razzo energia sulla luna

Le astronavi su Saturno meriteranno un post a parte, molti siti pubblicano delle foto, attribuite alla sonda Cassini o il telescopio Hubble, in cui sono presenti dei cilindri interpretati da molti come enormi navi spaziali in orbita vicino agli anelli di Saturno.

Dai campi di internamento per giapponesi all'astrofisica extragalattica: la strana storia della città di Delta. 3) Telescope Array ed il mistero dei raggi cosmici di ultra-alta-energia

In due post precedenti abbiamo accennato che - dal 1942 - tutti i  giapponesi residenti negli Stati Uniti furono sfollati in campi di internamento. Uno di questi era Topaz, sito nello Utah, vicino alla città di Delta. Con la fine della guerra i prigionieri tornarono alle loro vite anche se la maggior parte aveva perso tutti i loro averi.  Più di sessanta anni dopo, i deserti dello Utah videro tornare i giapponesi: questa volta non come prigionieri ma a capo di Telescope Array, uno degli esperimenti di punta di fisica dei raggi cosmici. 

Pianta di Telescope Array: i rivelatori di terra coprono
un'area di circa 750 km^2. I 3 rivelatori di fluorescenza sono
indicati dai pallini rossi. La posizione del campo
di internamento Topaz è mostrata in scala.

Telescope Array è una enorme installazione di rivelatori di raggi cosmici di ultra-alta energia. Ciascuna di queste particelle elementari ha la stessa energia di una palla da baseball: entrando nell’atmosfera si disintegra in miliardi di frammenti di energie più basse.  Una parte minima di queste particelle, per lo più muoni, i fratelli più pesanti degli elettroni, riesce a raggiungere il suolo e viene rivelata dai contatori a scintillazione disposti con regolarità nell'arida pianura (sono i puntini neri nella mappa accanto). Un'altra componente delle particelle secondarie è emessa sotto forma di luce di fluorescenza: una fioca luce ultravioletta che è osservata da migliaia di sensori che registrano il tempo di arrivo e di transito nell'atmosfera.  

Schema di rivelazione del rivelatore di fluorescenza
per  raggi cosmici di Ultra-alta energia
(UHECR, Ultra-High-Energy-Cosmic-Ray).
La particella si disintegra nell'atmosfera emettendo luce
di fosforescenza nell'ultravioletto. Questa luce viene rivelata
dagli "occhi" esagonali di Telescope Array.
(disegno da qui) 

I due rivelatori sono complementari: quelli di muoni funzionano sempre ma sono meno precisi, mentre quelli dell'ultravioletto sono più sensibili ma hanno bisogno della più assoluta oscurità  e dunque sono operativi solo nelle notti senza Luna. Insieme è possibile tenere sotto controllo la sistematica dell'esperimento e misurare la quantità di raggi cosmici presenti tra 10¹⁹ e 10²⁰ eV. L'origine di queste particelle è al momento sconosciuta: si ritiene che queste particelle siano formate in buchi neri presenti al centro di nuclei galattici attivi, ossia di galassie distanti tra noi fino a 300 milioni di anni luce. Questa ipotesi è però ancora aperta: le teorie più esotiche suppongono che potrebbero anche essere frammenti di difetti topologici creatisi nei primi istanti del Big Bang.  Al momento non si conoscono oggetti nell'universo con energie più alte: sulla terra, con LHC (dove si stanno trovando le prime tracce del bosone di Higgs) possiamo solo effettuare collisioni ad energie mille volte inferiori.

Foto del rivelatore di fluorescenza sito a Black Rock Mesa
gli specchi esagonali concentrano la luce nell'obiettivo, composto
da una serie di scintillatori che rivelano la luce ultravioletta
trasformandola in segnali elettrici. 

Il numero di raggi cosmici di Ultra-alta energia   è estremamente limitato: su ciascun chilometro quadro ne giunge meno di uno all'anno e dunque non pongono rischi per la salute degli astronauti o dei voli in aereo come quelli di più bassa energia. Tuttavia per avere una statistica sufficiente a comprenderne proprietà e origine sono necessari rivelatori enormi come Telescope Array, che coprono un'ampia zona del deserto. Più grande di Telescope Array (TA) c'è Auger, sito in Argentina, dunque nell'emisfero Sud. E' forse questo diverso campo di vista del sistema extragalattico  a fare sì che le osservazioni di Auger e TA siano discrepanti in termini di possibile composizione e distribuzione: al momento la questione è ancora aperta e si può ancora attribuire l'effetto ad un effetto strumentale, dovuto alla risoluzione degli apparati. In parallelo si sta anche progettando un telescopio con area ancora più grande: JEM-EUSO. In questo caso ci si propone di osservare i raggi cosmici dallo spazio costruendo un telescopio che osserva l'atmosfera dalla Stazione Spaziale Internazionale, coprendo così un'area molto più grande e raccogliendo molti più eventi.

3 - fine (ma torneremo presto sull'argomento)
Qui la prima parte
Qui la seconda parte

L'orizzonte, lo spazio, e la terra dal finestrino dell'aereo

Le distanze dall'aereo: foto scattata al sorgere del sole, sopra
la Mongolia, guardando verso est in un volo Roma-Tokyo
a marzo. L'aereo era diretto verso sud-est.   

Nei voli internazionali gli aerei commerciali volano ad una quota di 33000 piedi, che nel Sistema Internazionale corrispondono 10058 metri. 

Da questa quota è possible godere di un ampio panorama: l'orizzonte si trova infatti a 358 km di distanza. Questo ci permette di stimre le distanze e le dimensioni dei fenomeni che osserviamo dall'aereo. La foto è stata scattata  in un volo Roma-Tokyo, al momento del sorgere del sole, con una  Canon SX30is con lunghezza focale di 24 mm equivalenti. L'orizzonte si estende orizzontalmente per circa 380 km, con le nuvole ed il grosso del pulviscolo (la parte rossa) che si innalzano sino ad 11 km di altezza.  Il sole era già sorto sulla destra (est sud-est) dell'immagine, ma sulla sinistra (nord-ovest) era ancora notte.  La forma della struttura triangolare luminosa è dovuta (probabilmente) alla diffusione della luce da parte dell'atmosfera: ad est il sole è più alto e la quantità di luce  dispersa nell'atmosfera è maggiore. Ad ovest invece i raggi sono appena radenti per via della curvatura terrestre. In ogni caso è possibile osservare l'ideale linea di confine che separa la terra dallo spazio: la banda luminosa sulla destra si erge infatti per circa 100 km, 20 in più di quanto necessario volare per "diventare astronauti". La stazione spaziale internazionale si trova  a circa quattro volte questa altezza.

La foto originale. 

Nota 1

La distanza dell'orizzonte D dipende dall'altezza H  cui ci troviamo secondo la formula H=radice(2*H*R)

dove R=6380km è il raggio terrestre. Al mare ad un'altezza di  un metro vediamo sino a 3.5km, sulla torre Eiffel possiamo idealmente raggiungere i 65km di distanza ed i 200km da una montagna alta 3000 m. Dalla Stazione Spaziale il campo di vista supera i 2000km, ma non permette di osservare il disco completo della terra: per quello bisogna superare i 1000 km di altezza. 

Nota 2

Ciascuna macchina fotografica ha un campo di vista che dipende dalla lunghezza focale (lo zoom) dell'apparecchio: focale piccola = grandangolo, focale grande = teleobiettivo. Poiché le digitali compatte hanno sensori più piccoli delle vecchie 35 mm  a pellicola, la lunghezza focale è spesso espressa in 35 mm equivalenti: una lente da 50mm ha un campo di vista di circa 40 * 27 gradi. 

La foto aveva una lunghezza focale di 24mm (questi valori sono contenuti nei dati Exif leggibili con vari programmi) ed un campo di vista di 65*48 gradi (una calibrazione precisa del campo di vista della macchina fotografica si può effettuare con la luna, ma ne parleremo una prossima volta). Dal numero di pixel della macchina otteniamo circa 66 pixel per ciascun grado di campo di vista. Con Photoshop o qualunque altro programma è poi semplice misurare le varie altezze. 

La (reale) contaminazione alimentare in Giappone nel Marzo 2012

Alcuni rapidi aggiornamenti sulla situazione alimentare in Giappone e i reali effetti della contaminazione del Cesio emesso dalla centrale di Fukushima:

1. Il cibo giapponese non è pericoloso, soprattutto se consumato per brevi periodi durante le vacanze.

2. L'acqua non contiene quantità misurabili di cesio da mesi ed è completamente sicura. Se proprio si vuol stare tranquilli si può bere acqua imbottigliata nella parte ovest del Giappone.
I limiti per il latte e l'acqua scenderanno da 200Bq/l a 50Bq/l e 10Bq/l rispettivamente.  Per confronto le acque radioattive vendute anche in Italia come "terapeutiche" nei centri termali si vantano di contenere radiazione in quantità superiore a 670 Bq/l (inoltre usano delle obsolete unità Mache, di ottocentesca memoria).

2. Ogni cibo è radioattivo, ossia contiene piccole quantità di materiale radioattivo: come riferimento si ricorda che le  banane contengono potassio 40 pari a circa 125Bq/kg (ossia un chilogrammo di banane ha 125 nuclei di potassio che decadono ogni secondo). Le noci del brasile possono contenere sino a 260 Bq/kg di radio (qui un articolo di letteratura scientifica). Va ricordato che - a parità di Bq/kg  - vi può essere una differenza alla dose totale a seconda della velocità le varie sostanze radioattive vengono espulse dal corpo (ad esempio il potassio viene espulso abbastanza velocemente, mentre il Cesio può rimanere in circolo più a lungo).

3. La soglia si sicurezza posta per i cibi Giappone è attualmente 500 Bq/kg. Nuovi protocolli prevedono di abbassare da aprile la soglia a 100 Bq/kg e controllare tutti gli alimenti che mostrino valori sopra i 50Bq/kg. Questi livelli sono molto più severi di quelli dell'unione europea e paradossalmente potrebbero proibire l'importazione del cibo dall'Europa VERSO il Giappone perchè troppo radioattivi a causa di Chernobyl.

Confronto tra un rivelatore a NaI (ioduro
di sodio, alto) e germanio (basso).
Il secondo rivelatore ha una
risoluzione molto migliore del primo e
consente di separare gli isotopi
di Cs134 e Cs137

4. Quantità di cesio emesso dall'incidente di Fukushima sono presenti - in minime quantità - in vari alimenti (si veda la figura sotto  con i dati della coop o si faccia riferimento all'immenso database del sito di Unico-lab).  I cibi più "contaminati" ora in commercio - stando alle misure della coop -  sono i funghi shiitake: 21 Bq/kg (cesio 134)+30 Bq/kg (cesio 137)=51 Bq/kg di cesio complessivo.

5. Svariati alimenti (riso, pesci, funghi, cinghiali) hanno riportato valori sopra la soglia e sono stati ritirati dal mercato. Ad esempio il riso della regione di Fukushima non è stato messo in commercio e giace in migliaia di container (senza che sappiano cosa farsene). In alcuni laghi, che hanno raccolto l'acqua e le polveri depositate in un'ampia area, è stata proibita la pesca perché contenenti radiazione in quantità sopra la norma. Anche ipotizzando che qualche prodotto sia sfuggito (per errore o per dolo) ai controlli, la quantità di radiazione assorbita è trascurabile.

6. Tracce minime sono state riscontrate anche nei pesci di Shikoku (l'isola a sud est del Giappone) 6Bq/kg, segno che la radioattività si è comunque dispersa in un'area molto ampia. edit 15 marzo: Si tratta di pesce secco ed affumicato in cui l'acqua è dunque rimossa: la quantità di cesio si ritrova dunque concentrata in un volume più ristretto e sale ad un numero appena  rivelabile dagli strumenti. 

7. In conclusione va notato come la qualità e precisione delle misure si va raffinando: le misure della coop ora riportano spettrometri al germanio (Ge), con una risoluzione più elevata di quelli di ioduro di sodio (NaI). Con  gli strumenti al germanio è possibile identificare gli isotopi di cesio 134 (che ha un tempo di dimezzamento di 2 anni) e cesio 137 (con un tempo di dimezzamento di 30 anni). Viene anche riportata la soglia minima di rivelazione dei vari rivelatori, di solito 1Bq/kg. Vale la pena ribadire l'estrema precisione di questi strumenti: essere in grado di rivelare 1 Bq/kg vuol dire saper individuare il decadimento di una particella su 6*10^23 (600,000 miliardi di miliardi).

La radiazione cosmica in aereo

Gli aerei moderni volano ad una quota tra 10 e 11 chilometri per ridurre le turbolenze e risparmiare carburante. Purtroppo questa è anche l’altezza in cui la radiazione raggiunge il suo massimo: infatti i raggi cosmici che giungono sulla terra si disintegrano nell’urto con gli atomi dell’atmosfera, producendo uno sciame di particelle: da un singolo nucleo possono avere origine milioni di particelle secondarie. Queste vengono poi in gran parte riassorbite dalla nostra atmosfera che ci protegge come farebbe un muro di mattoni spesso dieci metri.

Misura di radiazione in aereo:
 rosso - Narita Fiumicino blu - Fiumicino Narita
si noti l'incremento della radiazione con la quota e andando verso
il polo nord. La rotta rossa passa più vicino a nord ed incontra quindi
un flusso di radiazioni maggiore

In figura sono mostrate le misure con il contatore Geiger sulla rotta Tokyo-Roma (rosso) e Roma-Tokyo (blu). E' possibile vedere come la dose aumenta velocemente  man mano che l'aereo sale, raggiungendo un massimo quando arriva in quota a 33000 piedi (10058 m). Il flusso decresce quando l'aereo scende di quota tornando ai livelli del suolo dopo l'atterraggio. Il flusso aumenta anche lentamente in funzione del tempo, raggiungendo un massimo in prossimità del polo nord. Questo effetto è dovuto alla deflessione dei raggi cosmici galattici da parte del campo magnetico terrestre. L'effetto è maggiore all'equatore (meno particelle) e minore ai poli, dove le linee di campo magnetico fungono da  imbuto che convoglia le particelle cariche ed è anche causa di aurore nei periodi di tempeste solari. Questo bel post di Luca spigea in dettaglio il meccanismo del cutoff geomagnetico.  

Schema del campo magnetico terrestre
(da qui)

Le misure nella rotta Tokyo-Roma (in rosso) si interrompono improvvisamente (si erano scaricate le batterie), ma è possibile vedere come i dati - pur oscillando a causa dell'errore statistico della misura - raggiungono valori più alti di quelli del viaggio Roma-Tokyo. In questo secondo caso la rotta è stata infatti più a sud (ma non per motivi di tempeste solari, stando a quanto mi hanno detto i  gentili piloti e assistenti Alitalia) e dunque ad un cutoff più alto, risultando in una dose di radiazione più bassa.

Come è possibile vedere dal grafico, in aereo è presente da 10 a 20 volte la quantità di radiazione che si misura a terra:  siamo comunque a qualche decina di microSv per tratta Roma-Tokyo. I piloti ed assistenti di volo sono comunque monitorari periodicamente per evitare che la loro dose - seppur bassa - di qualche mSv/anno non si sommi in maniera pericolosa ad altre indagini diagnostiche come le TAC che rilasciano da 3-4 mSv per esame.  

Carnevale della Fisica - Edizione Marzo 2012: Fisica e Bolle

Questo mese ho l'onore di ospitare il Carnervale della Fisica di Marzo. Tema conduttore è:

"Fisica e Bolle"

ad esempio: Bollicine, Bolle di spumante, bolle d'aria, d'acqua, Bolle di sapone, Bolle di universo/i, Bolle di Supernovae, Bolle mediatiche e quant'altro. 

Come nelle precedenti edizioni l'argomento non è vincolante, si può partecipare seguendo poche regole:

SN 1006 Supernova Remnant
da qui 

1) scrivere un post  sull'argomento proposto (non necessariamente: anche altri argomenti purchè di fisica o scienza sono ben accetti).

2) menzionare  la partecipazione al Carnevale della fisica. 

3) avvertirmi  (entro il 31 29 marzo) commentando questo post o per email casolino.marco [att] gmail . com del vostro contributo.

Il 30 marzo sarà mia cura raccogliere i vari contributi e presentarli in questa sede.  Buon lavoro a tutti!


In questo post è presente il resoconto dei partecipanti, grazie di cuore a tutti!

Radio 3 Scienza e un libro sull'incidente di Fukushima

Quest'oggi ho avuto modo di partecipare ad una puntata di Radio Tre Scienza  per una puntata sull'incidente di Fukushima, a pochi giorni dall'anniversario di un anno dallo tsunami che ha sconvolto il nord-est del Giappone.

E' stata una piacevole esperienza (il podcast è qui), grazie ad una redazione ed ad un conduttore, Pietro Greco,  seri e preparati che  curano una rubrica scientifica equilibrata, una delle poche oasi nel desolante panorama radiotelevisivo italiano. Uno speciale ringraziamento va a Gaetano Prisciantelli con cui abbiamo avuto modo di misurare la radioattività nei tunnel sotterranei della Rai. 

Con l'occasione ho avuto modo di conoscere Alessandro Farruggia, giornalista esperto di climatologia che cura un blog qui e che ha scritto un ottimo libro sulla centrale nucleare di  Fukushima. Oltre ai retroscena ed alle reticenze del governo e della TEPCO, il testo analizza in dettaglio la meccanica dell'incidente ed è ricco di numeri esatti e precisi sulle quantità e tipi di radiazione disperse nell'ambiente. Consigliato a tutti.

Alessandro Farruggia (sinistra) con un
contatore Geiger DOM 410 e
Gaetano Grisciantelli (destra) 

M. C. e Gaetano Grisciantelli
sempre con il contatore Geiger DOM 410

Fukushima: numeri in libertà e Puffi

All'avvicinarsi dell'anniversario della tragedia dello tsunami in Giappone e del conseguente incidente nucleare a Fukushima, si assiste al rigurgito del cattivo giornalismo che ha accompagnato gli eventi del Marzo 2011.

Notizie ed eventi possono essere soggetti ad interpretazione,  dipendere da chi scrive e dall'impostazione delle testate giornalistiche. 

I numeri, ossia le misure di fisica, in questo caso della radiazione non dovrebbero esserlo. Invece, numeri e misure dati vengono citati completamente a caso per dare una patina di credibilità al messaggio che si vuol far passare. Le univtà di misura (che sono tante e traggono in confusione) microSv, milliSv, microSv/ora, Becquerel/kg vengono usate come  "puffo" e  "puffare" (o le tecnoparole a caso di Star Trek), completamente a caso, con un numero a caso appiccicatoci davanti "perchè fa fico". 

I casi sono molti, ne cito solo uno apparso su  un quotidiano nazionale che rende l'idea della follia:

" Per mesi si sono registrati tra 2 e 3 micro-sievert all'ora, una concentrazione che la scienza considera letale. Oggi il contatore si ferma a 0,8: otto volte il livello di Tokyo, limite della cosiddetta normalità."

Il valore letto dal Geiger va diviso per 100 per ottenere
i microSv/h

2 microSv/ora è quanto si misura in aereo: quindi hostess, piloti e passeggeri dovrebbero essere morti da tempo. La dose letale è 2 MILIONI di microSv/ora ossia 2 Sv (spalmati su un anno i numeri cambiano, ma stiamo comunque ordini di grandezza sotto).   

0.8 microSv/h è otto volte Tokyo, che infatti è 0.1 microSv/ora  o 0.05microSv/ora  ma... a Roma, dentro casa mia io misuro questa mattina 0.3microSv/h e a Tor Vergata ci sono muri di tufo che arrivano a 0.4microSv/ora e cantine di Frascati con valori ancora più alti (quindi tanto normale Roma non deve essere...) 

Gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale sono soggetti a grosso modo mille volte quello che c'è a terra, senza che in 50 anni di esplorazione spaziale ci siano stati effetti deleteri. 

Misure effettuate l'anno scorso a Roma, Tokyo e in aereo nei giorni
successivi all'incidente di Fukushima.

 Un contatore Geiger è lo strumento più semplice da usare e permette anche ai non addetti ai lavori di  rendersi conto di quanta radiazione c'è in un luogo.  In 10 minuti  mio figlio di  5 anni ha imparato ad usarlo (e dopo altri cinque minuti si è stufato di usarlo ed è tornato a giocare con Kamen Rider... ma quella è un'altra storia): a differenza delle contaminazioni di diossina, batteri e quant'altro la radiazione può essere misurata da chiunque In questa maniera è possibile evitare il peggiore (e probabilmente unico) effetto deleterio della radiazione dovuta all'incidente di Fukushima: quello della paura e delle malattie da stress da essa indotte.

Dai campi di internamento per giapponesi all'astrofisica extragalattica: la strana storia della città del deserto di Delta. 2) Topaz, meteoriti ed il Capitano Sulu

Il campo di internamento di Topaz nel 1943

Tra i campi di internamento in cui i giapponesi furono internati nella seconda guerra mondiale vi era Topaz, nello Utah. Prendeva il nome dalla montagna lì vicino: sito a 16 miglia ad Est della città di Delta, a 2 ore di macchina da Salt Lake City. Lungi dall’essere il gioiello che il nome suggeriva, dava alloggio a più di 8000 internati in strette e fredde baracche, casa dei deportati giapponesi per più di 3  anni. Varie baracche dovevano condividere gli scarni e limitati servizi  igienici, con una sola mensa centrale per tutti gli internati. 

1944: i veterani giapponesi,

 arruolati nell’esercito statunitense, 

fanno visita ai genitori internati. 

Non tutti purtroppo 

fecero ritorno, come testimoniano

 le corone di fiori. 

Nonostante il filo spinato ed i posti di guardia che circondavano Topaz, ai residenti era permesso di lasciare il campo per lavorare nei campi e nelle industrie dello Utah, sottopagati (e dunque convenienti) rispetto agli altri lavoratori. Inoltre  la xenofobia del governo statunitense  non impedì di arruolare vari giovani da Topaz e gli altri campi, costituendo un battaglione, il 442 reggimento di fanteria, che si distinse più volte in combattimento sul fronte europeo. 

Il meteorite di Drum Mountain,
scoperto dai giapponesi di Topaz
nel 1944.

Tra le attività concesse ai giapponesi vi era anche  quella di esplorare le montagne intorno al campo alla ricerca di fossili, minerali e meteoriti: in una delle spedizioni tra le aspre alture montagne, i prigionieri scoprirono nel 1944 uno dei più grandi meteoriti mai trovati negli USA, pesante più di mezza tonnellata.  

Tra  la polvere ed il filo spinato di uno di questi campi si trovava anche il giovane George Takei, divenuto  poi famoso nella serie e nei film di Star Trek come il tenente (poi capitano) Sulu. Nella sua autobiografia  Takei racconta dettagliatamente le sue avventure di deportato, anche se la sua giovane età gli fece render conto solo molto più tardi  della triste ed assurda  situazione in cui si trovava.  Ora l'anziano attore sta allestendo un musical  per ricordare gli eventi di quell'epoca ed impedire che si ripetano.

La chiusura dei campi ebbe inizio nei primi mesi del 1945, precedendo talvolta la fine della guerra del pacifico. Quando i residenti di Topaz  furono ‘liberati’ avevano perso tutto: case, negozi e conti bancari. Dovettero ricominciare da zero:  un simbolico risarcimento economico giunse solo nel 1989 (a seguito di una class action) con Reagan. Le prime scuse politiche arrivarono nel 1990 con Gorge Bush senior.

Il campo Topaz, 

(in alto a sinistra),

 in una foto NASA del 1962

Di Topaz oggi resta ben poco: le strade e la struttura del campo è visibile dall’alto  ma le baracche sono state da tempo  distrutte o convertite in abitazioni della cittadina di Delta. Il sito è comunque visitabile,  facendo attenzione a serpenti ragni e scorpioni. Esiste anche un museo dedicato al campo ed una sezione nel Centro di Raggi Cosmici.  Infatti il riscatto morale dell’infamia di Topaz dovette attendere più di cinquant’anni,  quando ricercatori statunitensi e giapponesi si unirono per realizzare Telescope Array, uno dei più grandi rivelatori terrestro di raggi cosmici esistenti sulla terra, secondo solo ad Auger, sito nell’emisfero Sud. Ma di questo parleremo la prossima volta.

2,continua
Prima parte
Terza parte

1944: la libreria del campo in un disegno di Ella Honderich. 

La distanza Terra-Luna e l'allineamento dei pianeti (ancora in corso)

Sovrapposizione di tre
foto scattate il 26,28/2 e
1/3. Si può vedere il movimento
retrogato della Luna e
(ingrandendola) anche lo
spostamento di Venere. 

L’allineamento dello scorso 28 febbraio è stata una buona occasione per godere della vista di alcuni pianeti più luminosi e della Luna, spesso gli unici oggetti visibili dal cielo troppo luminoso delle città.

Come accennato in un post precedente, è ancora possibile osservare Mercurio, Venere e Giove (quasi) allineati nel nostro cielo, anche se la Luna continua a spostarsi verso est nel suo movimento retrogrado rispetto alle stelle fisse. Proseguendo verso est è possibile ammirare Marte, ora molto vicino al nostro pianeta.

 La Luna ruota intorno alla terra ogni 28 giorni (in realtà ruota ogni 27giorni e 7 ore ma riappare nello stesso punto ogni 29 giorni), e dunque ogni giorno arretra di circa 50 minuti, ossia appare nello stesso punto del cielo 50 minuti dopo rispetto al giorno precedente.  In termini di gradi si tratta di 12,8 gradi (360gradi/28) e 86.000 chilometri (384,000km *2*p/28) ogni  giorno.

Questo è evidente nelle foto scattate il 26 e 28 febbraio ed il primo marzo: il nostro satellite retrocede rispetto a Giove e Venere. Tra il 26 ed il 28 febbraio sono trascorse 48,3 ore (il 27 era nuvoloso), mentre tra  il 28 ed il 1 marzo ne sono trascorse 32 (questo perchè le prime due immagini  sono state scattate nello Utah e l’ultima in Giappone). Tra le prime due foto la Luna ha percorso dunque 172,000 km e tra le ultime due ne ha percorsi 114,000. Confrontando mentalmente la posizione della Luna di oggi con quella di ieri possiamo dunque avere un’idea di cosa sia una distanza di poco meno di 90,000 chilometri (e in 4 giorni si può "vedere" la distanza tra noi ed il nostro satellite), anche se lo spostamento apparente dipende dalla distanza del corpo celeste che osserviamo.

Ingrandendo la foto è possibile vedere che anche Venere si  è spostato tra le foto, ma l’errore dovuto agli strumenti (molto rudimentali) utilizzati per ruotare ed allineare le foto è troppo grande (circa il 15%) per poterne stimare correttamente il movimento.

'Unendo i puntini'
è possibile vedere l'incinazione
dell'orbita della  Luna
 rispetto all'eclittica. 

Tracciando una retta che collega le posizioni della Luna ed un’altra che passa per i tre pianeti coinvolti nell’allineamento è poi possibile vedere che queste si intersecano: questo perchè l’inclinazione dell’orbita della luna è di 5 gradi rispetto all’eclittica (il piano in cui orbitano i pianeti).  Come accennato l’altra volta, anche questi ultimi non giacciono esattamente nell’eclittica, ma la differenza è comunque visibile.

Tutte le foto sono state scattate con una “normale”  macchina fotografica compatta digitale (Panasonic  dmc-tz5), tenuta in mano (ISO 400 esposizione 0.25s).    Con un treppiede dovrebbe essere possibile misurare con semplicità anche lo spostamento di Venere. Le foto sono state allineate a mano  con Photoshop utilizzando le carte del cielo corrispondenti come riferimento (www.heavens-above.com).

Dai campi di internamento per giapponesi all'astrofisica extragalattica: la strana storia della città del deserto di Delta. 1) Ordine esecutivo 9066

Ordine di 'esclusione civile 105'
con cui veniva ordinato ai giapponesi
di lasciare le loro case.

Nei mesi successivi all’attacco contro la base di Pearl Harbor (1941), la xenofobia degli americani contro i giapponesi che vivevano negli USA crebbe sino a forzare Roosevelt ad emanare l’Ordine Esecutivo 9066. Il decreto conferiva il potere ai militari di definire delle zone di 'esclusione' in cui - per motivi di sicurezza nazionale – veniva proibito a determinati gruppi etnici di continuare a vivere. Il risultato fu che ogni persona di origine giapponese, anche quelle di seconda generazione (nisei)  - e dunque cittadini statunitensi a pieno titolo -  fossero radunati e  confinati in campi di 'internamento'. Questo per evitare che compissero attività di spionaggio e sabotaggio a favore del loro paese di origine. Poco importava che nessun atto del genere avesse mai avuto luogo, e tanto meno che nulla di analogo fosse stato deciso nei confronti dei cittadini di origine tedesca o italiana: in poche settimane i 127000 giapponesi presenti sul suolo USA furono cacciati dalle loro case, le loro attività commerciali e possedimenti liquidati per pochi spiccioli, spesso da profittatori senza scrupoli. Fu loro consentito di prendere solo quello che potevano portare con sé. 

San Francisco, 1942, i cittadini di origine giapponese
attendono di esser trasportati verso il centro di
smistamento di Tanforan

 Il libro  “The price of prejudice” - Il costo del pregiudizio – di Leonard Arrington (da cui queste immagini sono tratte) è uno dei primi documenti (1962) che ricostruisce le vicende legate all’internamento dei giapponesi-americani nel corso della Seconda Guerra Mondiale. Per la sua importanza storica e documentale, il libro è scaricabile interamente da qui.

Tanforan, schizzo dell'architetto Saito

Dopo uno smistamento temporaneo verso il centro di Tanforan i 'prigionieri' vennero smistati  in uno dei dieci campi  sparsi nei deserti degli  USA e furono costretti a vivere  in baracche in cui la privacy era inesistente e dotate minimi servizi igienici. Uno di questi campi, denominato Topaz, era  in prossimità della città di Delta, nel deserto a  circa tre ore di macchina dalla città di Salt Lake city.

1. Continua
Seconda Parte

Terza parte

Ragazze di origine giapponese nel campo temporaneo di
Tanforan, in attesa di essere trasferite a Topaz.