giovedì 31 gennaio 2013

Astronauti in Overdose ed Omeopatia

Christer Fuglesang nel laboratorio USA
 indossa il rivelatore al silicio Altea per lo studio
 dei lampi di luce e della correlazione con la radiazione
nello spazio. (STS126/12a) Da qui


Gli astronauti sono per natura avezzi a fronteggiare a rischi di ogni tipo: talvolta però compiono atti che rasentano la follia. Christer Fuglesang è un astronauta (e cosmonauta)  svedese, che ha volato per due volte sul Discovery alla volta della Stazione Spaziale Internazionale, che ha contribuito ad assemblare con varie attività extraveicolari.  Ha lavorato anche ai nostri esperimenti Sileye-3 ed Altea, volti alla misurazione della radiazione spaziale e dei suoi effetti sugli astronauti. Con Altea  ha anche studiato l’effetto dei lampi di luce che gli astronauti percepiscono quando il loro occhi sono colpiti dalla radiazione cosmica.
In un ‘open campus’ in Svezia, l’astronauta ha pubblicamente ingerito una quantità di medicine omeopatiche per  dormire pari a oltre 10 volte la dose massima consentita: si è trattato di una overdose di 'farmaci' omeopatici, pari a... bere un boccale d'acqua invece di un bicchierino d'acqua. Naturalmente non si è avuto nessun effetto collaterale come invece  ci si sarebbe attesi nell’ipotesi che un qualunque principio attivo fosse presente nella medicina omeopatica.
Naturalmente si tratta di un evento dimostrativo, che comunque mostra come il fattore di diluizione non abbia comunque senso  ma che riflette l’assenza di prove scientifiche dell’efficacia di questi rimedi.
Il folle tentativo di suicidio per overdose di prodotti
omeopatici di Christer Fuglesang nel 2011. 
La spiegazione che viene addotta dai difensori dell'omeopatia  è che vi sia un qualche fenomeno ancora sconosciuto (e non comprovato scientificamente), ma che è probabilmente dovuto all'effetto placebo o alle naturali difese dell'organismo.  In ogni caso  se proprio si vuole ricorrere a questi rimedi è sempre bene farlo per le semplici  indisposizioni o le malattie non gravi.
L'altra domanda è sul motivo per cui questi pseudo-farmaci costino così tanto: in proporzione è come se pagassimo  una bottiglia con meno un granello di zucchero (o la ormai storica  particella di sodio)  10-100  euro. Di più costoso c'è forse solo il costo degli articoli sulle riviste scientifiche.

Grazie ad Oscar per l'informazione. 

martedì 29 gennaio 2013

Una immensa struttura agli albori dell’universo

Immagine multipla del quasar UZC J224030.2+032131
Il punto centrale è la sorgente vera e propria,
mentre le quattro immagini ai lati sono create
 dall’effetto di lente gravitazionale di una massa
interposta tra noi e la sorgente. Da qui

I  quasar sono tra le sorgenti più luminose dell’universo. Si tratta di immensi getti di materia alimentati da gas e polveri   risucchiati da altrettanto immensi  buchi neri posti al centro di alcune galassie.  Il termine, quasi stellar radio source, indica la loro identificazione originale nelle emissioni delle onde radio, ma successivemente sono stati identificati anche nel visibile ed in altre frequenze dello spettro elettromagnetico.
I fasci luminosi dei quasar, emessi in prossimità dei poli dei buchi neri,  spazzano l’universo permettendoci di osservarne alcune caratteristiche primordiali: ad esempio è stata l’osservazione dell’immagine multipla dello stesso quasar (Q0957+561) che ha permesso nel 1979 di osservare per la prima volta l’effetto della lente gravitazionale.

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lunedì 28 gennaio 2013

Separati in casa! Meccanica quantistica contro Relatività generale

Un'altra inconsistenza tra le leggi della fisica valide per l'universo e quelle per il mondo microscopico riguarda l'impossibilità di conciliare la Meccanica quantistica con la Relatività generale in un'unica teoria.  
Per un breve cenno su uno dei più grandi misteri della fisica moderna, cedo la parola a due personaggi di Grikon, Adriano, studente di storia giapponese e Noriko, ricercatrice di fisica:
File:Spacetime curvature.png
Schema della distorsione dello spazio tempo
secondo la Relatività generale. Da qui

Noriko sembrò colpita dalla sfida che l'amico gli aveva lanciato: “All’inizio del XX secolo la meccanica quantistica ha rivoluzionato la fisica, stravolgendola alle basi. Ha fatto crollare le certezze del meccanicismo ottocentesco, in cui ogni particella era immaginata come una pallina di cui si poteva conoscere ogni sua caratteristica. Dal determinismo della meccanica classica si è dovuti passare al comportamento casuale ed alle incertezze dettate dalle leggi delle probabilità. Ad esempio, l’elettrone non ruota intorno al nucleo atomico come un pianeta intorno al sole, ma se ne sta lì intorno circondando lo come una nuvola indistinta. Il passaggio dalla meccanica classica a quella quantistica fu imposto da una serie esperimenti che davano risultati altrimenti incomprensibili. Con il passare del tempo ci si abituò a questa descrizione della realtà per quanto assurda potesse sembrare. Anche i più scettici dovettero arrendersi all’evidenza che gli esperimenti mostravano un mondo microscopico saldamente attaccato alle leggi della meccanica quantistica”.
'Nuvole' di distribuzione della probabilità di un
elettrone dell'atomo di idrogeno. Da qui 
“Va bene… e quindi?”, le chiese Adriano, volendo mostrare di aver capito ma senza essere troppo sconvolto dall’idea che il caso governasse il mondo microscopico. Tuttavia rimase una serie di stranezze”, riprese Noriko, “la più grande di queste è che siamo al momento incapaci di formulare una teoria che possa tener conto allo stesso tempo della Meccanica Quantistica e della Relatività Generale”.
“Ma è quella cosa che aveva detto Hikaru?”, chiese Adriano.
“Sì”, rispose brusca lei. Chiuse gli occhi, come per calmarsi, poi riprese la sua lezione: “Secondo la Relatività Generale la massa di ogni corpo distorce lo spazio tempo come una palla su un lenzuolo teso. Però secondo la meccanica quantistica il lenzuolo è fatto da una miriade di particelle che nascono e muoiono e che fluttua continuamente, per cui non puoi scrivere una teoria che ti descrive le minime spiegazzature del lenzuolo”.
“E quindi…”, disse Adriano.
“E quindi niente. La tecnologia e la scienza umana vanno avanti da anni ignorando questa gigantesca inconsistenza, che però rimane. Uno dei modi proposti per risolvere questo mistero è ipotizzare che le particelle non siano dei punti microscopici ma dei piccoli segmenti, dei pezzi di spago come dice White. In quel caso gli infiniti e le divergenze non ci sono più.”
“Tutto qui?”
“Beh, no, non è così semplice, la teoria è ancora estremamente primitiva, poco più di una elegante idea rivestita di tanta matematica.  Non sono in grado di prevedere nessun risultato sperimentale. Io non sono per niente convinta che sia giusta”.

In Grikon viene descritta una soluzione plausibile scientificamente ma non provata. Purtroppo nel mondo reale questi due capisaldi della fisica sono ancora 'separati in casa', costretti a condividere l'universo senza avere - almeno per quanto riguarda la nostra comprensione - nulla in comune. 

Questo post in due parti partecipa al carnevale della fisica 39, dal tema "Paradossi nella fisica".

Parte (1) Razzismo astrofisico: L'asimmetria materia-antimateria nell'universo. (chissà se e quale relazione c'è tra gli argomenti dei due post...)


domenica 27 gennaio 2013

Razzismo astrofisico: L'asimmetria materia-antimateria nell'universo.


Particelle ed antiparticelle
del modello standard.
 Immagine da qui
L'apparente universalità delle leggi della fisica  nasconde profonde e fondamentali discrepanze tra quello che ha luogo nell'universo e negli acceleratori di particelle.
Questi apparenti paradossi - al momento irrisolti - sono  oggetto di ricerca da svariati decenni sia dal punto di vista teorico che sperimentale, senza che però si sia riusciti a compiere  significativi progressi.  






1. Dov'è finita l'antimateria?
Perché il 4% di materia (protoni, elettroni, nuclei) che compone le stelle e le galassie è composto apparentemente solo di materia? Questa domanda giace dietro il problema della materia oscura, probabilmente costituita da una particella ancora inosservata, ma è plausibilmente distinto da esso. 
Le leggi della fisica delle particelle elementari mostrano infatti una simmetria tra materia ed antimateria. Se la collisione di una particella e la sua antiparticella produce energia, le leggi di conservazione prevedono che da essa si debbano create materia ed antimateria in parti uguali. Applicate su scala cosmica, queste leggi prevedebbero un universo costituito da uguali quantità di materia ed antimateria. L'universo appare costituito da sola materia:  infatti se vi fossero zone dominate da antimateria, il loro confine con la nostra regione dovrebbe brillare nei raggi gamma dell'annichilazione. 
Il Big Bang ha avuto una fase
di espansione rapidissima.
Immagine da qui
Pertanto le  le  leggi delle particelle elementari da noi conosciute devono aver iniziato ad esser valide solo dopo un certo tempo dal Big Bang.  Quali leggi più generali e ancora ignote erano valide prima? Come hanno prodotto questa macroscopica asimmetria tra materia ed antimateria? Nesssuno ne ha la più pallida idea. 
Lo scienziato e dissidente sovietico Andrei Sakharov, padre della bomba all’idrogeno sovietica, indicò nel 1967  tre eventi che si devono esser verificati in passato per portare alla asimmetria da noi attualmente osservata. Secondo le tre condizioni di Sakharov è necessario quindi: 

1) che l’universo non sia in equilibrio termico, cioè che si vada progressivamente raffreddando. 
        [verificata]: infatti l’universo nei suoi primi istanti di vita ha subito una fase -  detta di inflazione - in cui l’espansione è stata rapidissima, seguendo una legge esponenziale. Questa fase di inflazione potrebbe aver consentito ad una interazione ancora sconosciuta di creare un eccesso di materia rispetto all’antimateria, ingrandendo l’universo così velocemente da non dare tempo alle particelle appena nate di ricombinarsi secondo il processo inverso.           

Lo scienziato e dissidente sovietico
Andrei Sakharov

2) che non si conservi il numero barionico. De esser quindi possibile  creare in una singola reazione protoni senza creare anche un ugual numero di antiprotoni. 
      [non verificata] Non si conosce nessun fenomeno in natura che violi il numero barionico: conseguenza di questo è ad esempio la stabilità misurata del protone. 

3) che la produzione di materia sia privilegiata rispetto a quella di antimateria, ossia che si violi la legge simmetria di carica e parità (CP). 
   [appena accennata] La forza debole, responsabile del decadimento nucleare beta (che emette elettroni o positroni), può violare la simmetria di CP nel decadimento di alcune particelle. Questa violazione è però di gran lunga  troppo piccola per poter essere  in grado di soddisfare appieno la terza condizione.  



Questo post partecipa al carnevale della fisica 39, dal tema "Paradossi nella fisica".

sabato 26 gennaio 2013

La contaminazione in GIappone: Appunti da Fukushima (2)

Test del cibo in un punto vendita della coop.
Lo spettrometro si trova alla destra della foto,
il cibo viene inserito nel cassetto di cu si vede
la maniglia. I risultati delle analisi sono stampati
e consegnati ai clienti. Il negozio vende per lo più cibo
prodotto nella regione di Fukushima.
A giudicare dal numero di clienti, l'impressione è che
l'iniziativa abbia un buon successo.
Il punto vendita si trova in una zona distrutta dallo tsunami,
in prossimità di Minamisoma. (Impressionante l'ampia distanza
che ci separava dal mare) 
La regione di Fukushima (e non solo) presenta una serie di hot spot in cui la radioattività è particolarmente elevata: queste zone sono spesso delle dimensioni di poche decine di centimetri, in prossimità di grondaie, sotto gli alberi, e in generale dove si raccoglie l'acqua o la neve. In foto una zona dove i rivelatori mostrano più di 30 microSv/ora. E' possibile vedere come vi siano considerevoli differenze tra i rivelatori: quello russo (blu a sinistra) e quello a stick (secondo da sinistra) erano fuori scala, essendo costruiti per bassi fondi. LE discrepanze dei valori degli altri strumenti sono dovuto al diverso tipo di rivelatore: quelli a  gas (contatori Geiger) hanno una risposta solo ai gamma, mentre quelli a scintillatore (di solito ioduro di cesio) possono rivelare anche beta e alfa (se hanno anche una finestra opportuna). Con 30 microSv/ora, la dose in un anno ammonterebbe a poco meno di 300 mSv. Questo nell'improbabile ipotesi che si viva sempre nei 10 cm della grondaia, per cui non si tratta di valori preoccupanti (peraltro inferiori a quanto sono soggetti gli astronauti sulla stazione spaziale). 


Hot spot  in prossimità di una grondaia

Il monitoraggio delle radiazioni è comunque molto distribuito e le persone - seppur non specialisti - usano gli strumenti con competenza,  sia che si tratti di strumenti posti nelle segherie che nelle coop che vendono prodotti di Fukushima. Val la pena ricordare che la soglia di sicurezza del legno da costruzione è comunque molto inferiore a quella peraltro assente - dato che non si fanno controlli - delle pozzolane vulcaniche italiane. Nel caso del cibo, i prodotti in vendita sono tutti sotto i 100Bq/kg, e dunque perfettamente sicuri. Tuttavia la produzione nella zona è crollata con la fiducia dei consumatori. Ad esempio i ristoratori non possono utilizzare prodotti dell regione anche se li reputano sicuri. I segnali di ripresa sono evidenti, ma si tratta comunque di una frazione della produzione prima dell'incidente. 

Raccolta di campioni in un altro hot spot
in prosismità di un parcheggio tra Fukushima città
e la costa. Si noti lo spettrometro portatile (scatola bianca)
collegato al computer. I picchi del Cesio sono sulla destra dello schermo.



venerdì 25 gennaio 2013

La contaminazione radioattiva in Giappone: Appunti da Fukushima

Misure con i bambini dell'asilo
In questi giorni mi trovo nella regione di Fukushima per raccogliere alcuni campioni di terreno e materiale  organico per effettuare delle misure indipendenti della contaminazione radioattiva. I campioni serviranno anche per calibrare i rivelatori giapponesi ed italiani e studiarne le caratteristiche.  Alcuni appunti in attesa di poter analizzare i campioni in maniera dettagliata.
Come atteso, la radiazione media della regione è inferiore o di poco superiore a quella di Roma (0.3microSv/h), anche se vi sono punti dove essa sale anche a 10 volte Roma. Nella città di Fukushima i valori sono pari   a 0.1microSv/h. 
In media, la popolazione risulta molto più informata ed a conoscenza di rischi ed effetti della radiazione di quanto non sia  - ad esempio - nell'area di Tokyo. Molte scuole e asili si sono attivati per misurare indipendentemente la radiazione del cibo servito agli scolari. 



Misure con tre contatori diversi. I valori sono tra
0.3 e 0.4 microSv/h a seconda della sensibilità degli apparati
Se il pericolo diretto della radiazione sembra sotto controllo, i danni a livello economico che l'incidente ha causato sono notevoli ed è difficile pensare che si torni a breve alla normalità: infatti anche se i prodotti provengono da zone non contaminate, la maggior parte della gente  (anche del luogo) e quasi totalità dei ristoratori  preferisce rifornirsi da altre regioni. Brevi passi verso un lento recupero sono costituiti da filiere di produzione e misurazione indipendenti, anche se è difficile stimare quanto queste incidano effettivamente sull'economia della regione. 

Cibo "Genki" (sano!), certificato e controllato indipendentemente.

martedì 22 gennaio 2013

Vele solari, Nube di Oort e Buchi neri: la scienza di "Tecniche di volo a vento solare"





http://ebrooks.it/tecniche-di-voloa-vento-solare/"Tecniche di volo a vento solare" è un racconto di Massimo Mongai, pubblicato da ebrooks  e disponibile in kindle su amazon
Si tratta di un e-libro di fantascienza "hard" in quanto basato e strutturato su premesse relativamente realistiche che naturalmente vengono sviluppate e portate agli estremi.
In questi casi è quindi possibile discutere dove arrivi la scienza, dove parta la fantascienza e dove  ci siano implausibilità, giocando con la pignoleria sapendo che comunque non inficia la godibilità del racconto. 
In questo spirito sono stato invitato da Leo Sorge a partecipare ad un incontro-scontro con l'Autore (qui il link) tra scienza  e fantascienza. Di seguito alcuni spunti e pignole puntualizzazioni sui  temi toccati dal racconto. 

Vele solari

Ikaros
Le vele solari sono  in grado di catturare la tenue ma costante pressione della radiazione elettromagnetica della nostra stella.  Le prime idee su questo mezzo di propulsione, reminiscente degli antichi viaggiatori che salpavano verso l’ingoto, risale ai primi decenni del XX secolo, ma il primo prototipo, IKAROS, fu realizzato dalla JAXA, l’agenzia spaziale giapponese solo nel 2010. 
La luce del sole è pressoché  costante in tutte le condizioni ed epoche, a parte minuscole variazioni legate alle macchie solari ed altre a lunghissimo termine in grado però di contribuire a cambiamenti climatici. La propulsione con vele solari dovrebbe è dunque una delle più tranquille e costanti, ma l'autore  la intreccia con quella a  vento solare, aggiungendo tempeste e perturbazioni degne di ogni vascello navale o spaziale. 

Il vento solare  è infatti costituito da protoni ed elettroniche lasciano la superficie solare con velocità di qualche centinaio   e talvolta migliaia di km al secondo. Questo flusso continuo di particelle è sempre mutevole, e della forma di una spirale di Archimede  a causa della rotazione di 27 giorni del sole attorno al proprio asse. I campi magnetici ed il flusso di particelle cariche - un vero e proprio gas superconduttore nello spazio -  si espandono nel sistema solare, dando luogo a zone calme, agitate, piccole e grandi onde d’urto. Vi sono poi gigantesche tempeste dovute alle eruzioni solari che emettono - tra l’altro- bolle di massa coronale in grado di  creare splendide aurore sui pianeti ma costituiscono un pericolo per i satelliti  e gli astronauti. 

La nube di Oort e la fascia di Kuiper


La fascia di Kuiper è composta da oggetti siti oltre Nettuno: si tratta di pianetini, rocce e comete. Tra questi è stato declassato (ingiustamente)  Plutone, una volta nono pianeta del sistema solare ed ora semplice oggetto  tra i circa 100,000  - di dimensioni superiori ai 100 km - che compongono questa fascia. Si ritiene che le comete di breve periodo, tra cui quella di Halley, abbiano origine da qui.
I rischi per il nostro sistema solare potrebbero un giorno venire da qui piuttosto che dalla nube di Oort, mille volte più lontana ed altrettanto più immensa. Si tratta di una nube sferica la cui esistenza non è stata ancora  provata,  di corpi celesti che si estendono presumibilmente per più di un anno luce. Da qui dovrebbero aver origine le comete di più lungo periodo come la Hyakutake.

Buchi neri e stelle di neutroni

Schwarzschild black hole
Lente gravitazionale di un buco nero
da qui

Questi sono da considerarsi dei cugini (piuttosto che l'uno discendente dall'altro) ognuno dei quali  si forma nell'esplosione di una supernova, quando una stella ha bruciato tutto il suo carburante nucleare. Se la massa è tra 1.4 e 2.32 masse solari si ha la formazione di una stella di neutroni mentre  sopra 2.32 masse solari si crea un buco nero. Sotto 1.4 masse solari abbiamo la formazione di una nana bianca, fato che attende il nostro sole tra quattro miliardi di anni circa.  





domenica 20 gennaio 2013

Laser ed ottica geometrica

Le leggi dell'ottica geometrica sono alla base del funzionamento di  ogni telescopio, macchina fotografica, specchio. Secondo questa formulazione semplificata la luce si propaga in maniera rettilinea; quando essa incontra un materiale  diverso   il raggio luminoso viene in parte riflesso    ed in parte rifratto.
L'angolo riflesso è lo stesso di quello incidente, quello rifratto si avvicina alla normale della superficie  se l'indice di rifrazione cresce. 
La legge di Snell descrive quantitativamente questo fenomeno: 

n_1 \sin\theta_1=n_2\sin\theta_2

dove n1 e theta1 sono gli indici di rifrazione e l'angolo di incidenza del mezzo 1 e n2 e theta2 sono gli indici di rifrazione del mezzo 2.

In foto è mostrata la riflessione e rifrazione di un puntatore laser nello stagno del Riken: in questo caso n1=1 (aria) ed n2=1.33 (acqua).
Il raggio rifratto si avvicina alla normale alla superficie perchè l'indice di rifrazione dell'acqua è maggiore di quello dell'aria (per inciso la velocità della luce nel mezzo scende con l'aumentare di n: nell'acqua il raggio si muove "appena" a circa 200,000 km/s).
La luce del raggio laser è visibile grazie alle molecole d'aria e polvere che ne assorbono parte dei fotoni e li riemettono in tutte le direzioni; nel vuoto il laser è invisibile, con buona pace degli effetti speciali dei film di fantascienza.
Inoltre poichè l'acqua è un mezzo circa 1000 volte più denso dell'aria, il raggio rifratto è più luminoso perché assorbe - e riemette -  più luce. 


Se invece il raggio luminoso ha  origine nell'acqua questo si allontana dalla normale quando prosegue nell'aria. Vi è quindi un un angolo limite  (seno(theta)= naria / nacqua = 48.7 gradi) in cui la luce si propaga parallelamente alla superficie: oltre questo valore la riflessione del raggio è totale e non vi è raggio rifratto. 
Ad esempio nella foto accanto, la luce del centro commerciale (sulla destra) entra nell'acquario ma non ne può uscire: il vetro sulla destra non è dunque trasparente ma può solo riflettere luce e le immagini dell'interno dell'acquario. 


Angolo limite (da qui)

venerdì 18 gennaio 2013

Facebook e la pubblicità con i morti.

Dalla non brillante quotazione in borsa, Facebook ha cercato di incrementare il suo valore e la quota di mercato della pubblicità con metodi 'poco ortodossi'. 
Se un tempo il "like" ad una pagina ne implicava la ricezione automatica di tutti i post, ora è necessario seguire una procedura farraginosa per esser sicuri di non perdere nessun aggiornamento dei nostri idoli del social network.
A  questa discutibile pratica sono  stati soggetti  anche "guru" come George Takei (Sulu di Star Trrek) che ha protestato più volte.
Questo è fatto  nel tentativo di incentivare ed  incrementare le inserzioni pubblicitarie a pagamento. Tuttavia i rapporti pubblicitari che FB fornisce ai propri inserzionisti possono essere inficiati dal fatto che molte delle visualizzazioni di pagina sono effettuate ad insaputa e spesso a scapito degli utenti. Ci sono "like" a formazioni politiche che i nostri amici non apprezzano, catene di fast-food apprezzate da vegetariani e marche di SUV che fanno brillare gli occhi di molti ambientalisti.

Questo comportamento passa dal fastidioso al macabro quando ci si imbatte post e "like" di colleghi purtroppo defunti, come nel caso mostrato accanto. Si tratta probabilmente un'app cui sono stati i privilegi di postare autonomamente e periodicamente sulla bacheca (Più probabilmente i privilegi "se li è presi" autonomamente), in maniera da essere visualizzata senza comparire come messaggio sponsorizzato. .
Tuttavia proprio ieri, 17/1 l'indecenza è aumentata ulteriormente: come si vede nella foto sotto,  un "mi piace" viene - secondo FB - espresso dalla persona defunta (o forse era preesistente ma comunque non doveva comparire in bacheca), e con l'occasione viene aggiunto un post  correlato, sempre nella forma insidiosa si pubblicità - se non subliminale - senz'altro disonesta. Inoltre - per rendere meno tracciabile ed evidente la cosa al proprietario dell'account - questo "post correlato" non compare in bacheca.


Tutto questo anche ad insaputa dell'inserzionista, che probabilmente ritiene di aver avuto un certo numero di like grazie alla sua campagna pubblicitaria.
Questa attività risulta evidente in questi tristi casi, ma è un classico esempio di "punta dell'iceberg" di una malapratica denunciata più volte da altri blog.

martedì 15 gennaio 2013

Neve a Tokyo, catenarie e valanghe

Il 14 gennaio Tokyo e buona parte del Kanto sono state interessate da una furiosa quanto splendida nevicata. Fortunatamente la giornata era festiva (in onore dei giovani che diventano maggiorenni) e quindi il traffico ed i ritardi pomeridiani dei treni non hanno avuto grosse conseguenze. 
Al Riken (prefettura di Saitama), dove ho incontrato vari colleghi provenienti dall'estero, ha nevicato per  quasi tutto il giorno.  Il peso della neve accumulatasi in uno dei muri di fronte ha cominciato a farla piegare su se stessa.
Catenaria 'aliena'

 La forma a festone mostrata in foto è quella di una catenaria, ossia quella di una catena (o un festone, appunto) appesa per le estremità (La pagina di wikipedia ha degli splendidi esempi e foto).
Ciascun elemento, finito e pari all'anello della catena, o infinitesimo e corrispondente ai cristalli di neve, è attratto verso il basso e vincolato dagli elementi vicini. La forma sembra quella di una parabola ma  solo per segmenti corti: per catene lunghe la differenza diventa marcata e la forma è quella di un coseno iperbolico (vedi sotto l'equazione da Wolfram Alpha) detta anche catenaria.


Forma a catenaria in una valanga
di piccole dimensioni (da qui)
Questo è anche l'aspetto che hanno le valanghe di debole coesione, dette anche "a pera" per la loro form oblunga. Anche in questo caso è il peso della neve che si accumula su un piano inclinato e con basso attrito a deformare lo strato nevoso sino a provocare la slavina. Le valanghe possono avere varie forme e meccaniche di distacco, a seconda della stratificazione, delle modalità di accumulo dei cristalli e dei vari cicli termici.

Equazione della catenaria (da qui)

Altri due festoni di neve



venerdì 11 gennaio 2013

Passeggeri, Libero Arbitrio e fluidodinamica nelle stazioni giapponesi


La dinamica del movimento delle folle è molto simile a quella dei liquidi e dei gas. Soprattutto nei vagoni presi d'assalto durante ore di punta la sensazione di essere una minuta particella sballottata in una fiumana dotata di propria volontà è spesso difficile da scacciare. 
Se nei vagoni dei treni i passeggeri sono assimilabili ad un fluido compressibile all’inverosimile, il movimento nelle stazioni è meglio descritto dalla legge di Bernoulli (vedi in fondo). 
Essa tiene conto della pressione del liquido, e della conservazione del flusso, ossia della quantità di  particelle che passano ogni istante in una data area .
L'esempio più evidente è l'effetto Venturi: più si restringe la sezione del condotto in cui scorre un  un liquido o un gas,  più aumenta la  velocità del fluido. Ad esempio  stringendo l'estremità di un tubo per annaffiare l'acqua esce più veloecemente arrivando più lontano. 
Questa formula spiega ad esempio perché in cima alle montagne c'è quasi sempre un forte vento: la massa d’aria che si muove lentamente nelle valli viene bloccata dalla massicio ed è quindi costretta a scorrere più velocemente in vetta.  
Questa legge è valida anche per le automobili sulle autostrade, quando il numero di corsie diminuisce., ma descrive altrettanto bene il movimento dei passeggeri nelle affollate stazioni giapponesi. 

L’effetto è particolarmente evidente in prossimità di un  passaggio angusto od una scala mobile: la velocità delle persone, bassa  all’entrata del passaggio, aumenta considerevolmente una volta entrati nella strettoia o sulla scala mobile. Varcata la strettoia, le persone allungano  il passo talvolta sino quasi a correre. Questa potrebbe sembrare una decisione che ciascuno prende individualmente ed autonomamente, ma è piuttosto dettata dalla ‘pressione’, sia fisica che  psicologica, esercitata dai vicini e che fa  aumentare la propria velocità. (A questo proposito verrebbe da chiedersi se anche le particelle dell'aria credono di accelerare di loro iniziativa quando giungono in cima alla  montagna).

Questo spiega almeno in parte come la psicologia ed il comportamento delle folle, specialmente in situazioni di panico o emergenza, vada spesso contro ogni logica apparente del singolo, con risultati disastrosi e talvolta mortali.


Post precedenti sull'argomento:
Rush hour sul treno
Statistica e leggende 'metropolitane'


Appendice: le leggi di Benoulli e Venturi 

La legge di Bernoulli si applica per i gas incompressibili, ossia in cui la densità rimane costante.

{v^2 \over 2}+gz+{p\over\rho}=\text{constant}

E' una riformulazione della conservazione dell'energia: il primo termine è l'energia cinetica, il secondo quella potenziale ed il terzo è la forza esterna, in questo caso la pressione del fluido.
In caso di tubi orizzontali questa si semplifica nella legge di Venturi:

p + {1 \over 2} \rho v^2 = \mathrm{costante}

per cui se si passa da un'area A1>A2 la velocità v2>1 per conservare la portata e quindi la pressione P2 sarà minore di P1

mercoledì 9 gennaio 2013

La radioattività in Giappone: Aggiornamenti; Funghi, Firme radioattive e decontaminazioni 'sportive'



Radioattività ambientale.

The Asahi Shimbun
Foto dello smaltimento 'sportivo' del materiale radioattivo
(dal sito dell'Asahi shimbun)
A Tokyo la radioattività media è  un terzo di quella di Roma: 0.1 microSv/h contro 0.3microSv/h della nostra capitale. Il Cesio proveniente dai reattori di Fukushima è ancora rivelabile seppur in quantità molto basse. Lo strato di polveri sta venendo ricoperto da nuovi materiali non contaminati, per cui la radioattività al suolo sta lentamente diminuendo. Analogo discorso per la baia di Tokyo: se da un lato questa riceve ed accumula i fanghi contaminati dai fiumi che si immettono (in agosto 2012 i valori erano aumentati), dall'altro questo materiale viene rapidamente sommerso da nuovi depositi. In questo caso, non essendoci piante acquatiche con radici molto profonde, si presume (o si spera) che il  decremento sia più rapido che in superficie. 

Cibo e "Firma di Fukushima"

Allegato il rapporto mensile di una delle COOP giapponesi (le foto sono in fondo):
Al momento vi sono 326,000 campioni misurati dal governo, di cui 4,414 dalla COOP. 
Nessuno con valori misurabili a parte i soliti funghi con 20 Bq/kg (le banane hanno 125 Bq/kg di potassio 40). 
Come già accennato in precedenza, i rivelatori a ioduro di sodio (NaI) non sono in grado di discriminare tra l'isotopo 134 e quello 137 del Cesio. Questo può essere effettuato dai rivelatori a Germanio, più precisi ma più costosi. Ai fini della dose assorbita ed equivalente non vi è alcuna differenza tra i due isotopi, ma i loro diversi tempi di decadimento consentono di determinare se un dato campione sia contaminato da cesio di Fukushima o no. Nel caso di cesio 134 il tempo di dimezzamento è di due anni (ossia ogni due anni ne sparisce la metà) mentre nel cesio 137 è di 30. 


Funghi colpevolizzati

Non che ci sia alcuna differenza biologica tra gli effetti del cesio di Fukushima e quello pdi diversa origine, ma si tratta di una misura importante per comprendere modalità di diffusione ed eliminazione della radiazione.
Alti livelli di cesio sono spesso riscontrati nei funghi che, in virtù delle loro lunghe radici, filtrano grandi quanità di acqua e possono assorbire anche questo materiale.
Tuttavia gli alti livelli riscontrati nelle prefettura di Aomori sono da attribuirsi a cesio pre-Fukushima. Infatti il   professor Yasuyuki Muramatsu della Gakushuin University ha stabilito che in quei funghi non vi è cesio 134 e quindi l'origine deve esser antecedente all'incidente della centrale nucleare, presumibilmente ai passati test nucleari delle superpotenze. 

Decontaminazione.


Il processo di decontaminazione nella prefettura di Fukushima prosegue seppur lentamente e tra le proteste degli abitanti: lo scorso 4 gennaio, l'Asahi Shimbun ha rivelato che una parte del materiale radioattivo è stata semplicemente buttata nei fiumi o comunque non correttamente smaltita. Più di recente ha mostrato come le denunce dei residenti della prefettura siano state completamente ignorate dal governo.