quantistica

La minuscola esplosione di luce che permette ai gamberi di effettuare la fusione nucleare

di

Parrebbe semplice, in base ai crismi logici, comprendere il funzionamento di un mondo in cui nulla può essere creato o distrutto senza che ne resti un qualche tipo di traccia. E la trasformazione della materia, da uno stato all’altro, rispetta regole precise che corroborano l’interrelazione imprescindibile di un catalogo di cause interconnesse tra loro. Ma sono gli effetti, questi sconosciuti, che possono trarci in inganno, per il tramite dell’incerta concatenazione degli eventi in circostanze assai particolari. Come quando l’intero processo che dovessimo scegliere di prendere in analisi, con tutto ciò che esso comporta, tende a dipanarsi nel giro di poche decine di picosecondi, ovvero qualche trilionesimo del tempo necessario perché la lancetta più lunga dell’orologio possa compiere un singolo scatto sul percorso della sua circonferenza. Forse abbastanza, per quanto ci è dato di sapere, affinché nasca una stella o un buco nero collassi su se stesso, e certamente una quantità di tempo sufficiente per lasciar verificare il fenomeno più simile riproducibile in laboratorio, così come riesce a produrlo una singola creatura vivente in natura. La cavitazione delle bolle d’aria, ovvero la loro implosione all’interno di un fluido per l’abbassamento della pressione locale, può avere molte cause a partire dalla formazione di zone di vapore durante il pompaggio, ma forse la più singolare è la seguente. Una fonte sonora, in molti casi artificiale, emette le onde che producono una vibrazione all’interno di un recipiente. Tali forze, oscillando in modo ripetuto, trasmettono una forza discontinua all’involucro formato da una sacca d’aria grossomodo sferoidale. Finché quest’ultima comincia a espandersi, ridursi, espandersi e ridursi a ripetizione; immaginate a tal proposito il comportamento del celebre giocattolo scientifico del disco di Eulero: un pegno metallico ruota vorticosamente sulla superficie liscia di un piedistallo. Con l’esaurirsi della spinta il suo asse si sposta gradualmente verso il basso, permettendo all’oggetto di disporsi obliquamente. E il suono risultante aumenta di frequenza, diventando all’ultimo secondo un sibilo particolarmente acuto e distintivo. Ecco allora come si presenta, quel fatidico momento, quando rapportato all’esistenza stessa della bolla in questione: con la sua scomparsa e il conseguente rilascio di un lampo di luce visibile. La cui origine precisa, per quanto possa sembrare improbabile, resta ancora oggi del tutto incerta. Non che manchino teorie in materia, dalla prima volta in cui venne osservato in condizione multipla (MBSL o multi-bubble luminescence) dall’accidentale rilascio di ultrasuoni all’interno di un fluido di sviluppo fotografico nel 1934, mentre gli scienziati Frenzel e Schultes stavano studiano il sonar presso l’Università di Colonia. Causando la comparsa sulla lastra di minuscoli puntini la cui origine, fin da subito, venne messa istintivamente in relazione con lo sviluppo di un calore particolarmente intenso. Soltanto nessuno avrebbe pensato, in quell’epoca, che esso potesse superare in modo significativo quello generato dalla superficie stessa del Sole…

Leggi tutto

La super-sfera che ha trovato un quantum di sapienza nella vastità del sottosuolo canadese

di

Scienza oltre ogni limite, lo studio delle verità nascoste. Uno sguardo gettato, sulla base di un bisogno, oltre il sottile velo che divide l’apparenza fisica dalla più profonda sostanza dell’Universo; il che non è possibile, né in alcun modo praticabile, senza l’impiego delle giuste conoscenze pregresse. Che comportano l’impiego di strumenti. Apparati simili a una cosa come questa: 2092 metri sotto la riserva dei nativi americani di Atikameksheng, appartenuta sin da tempo immemore alla nazione di Anishinabek, l’uomo bianco ha scavato un profondo e contorto reticolo di gallerie. La ragione è presto detta: scovare le preziose riserve di nickel, rame, metalli del gruppo del platino (PGE) al fine di portarli alla luce del Sole, con immediato ed ottimo guadagno da parte del popolo di superficie. Una ragion d’essere del tutto sufficiente, almeno finché il fisico dell’Università della California Herb Chen non pensò di porsi un interrogativo in merito alla natura di quell’astro stesso che ci da la vita. E parlandone col suo esimio collega George T. Ewan, professore presso l’Università di Queens sulle rive del grande lago Ontario, i due non giunsero a una conclusione in grado di approfondire notevolmente l’intera faccenda: “Che ne dici se costruissimo un laboratorio, nelle profondità della Terra. Dove nessun raggio cosmico, né radiazione estranea, possa interferire coi rivelamenti. Riuscendo finalmente a catturare l’ineffabile, inconoscibile scintilla subatomica della Realtà?” Questa l’idea, forse non proprio queste le parole, di un discorso in grado di ottenere un finanziamento di 73 milioni di dollari canadesi dall’ente preposto alla ricerca scientifica nazionale. Per ampliare ed attrezzare l’area più remota dello scavo di Sudbury una sfera geodetica di 17,8 metri diametro, riempita con 8.000 tonnellate d’acqua, di cui 1.000 del tipo ricco di deuterio (pesante) normalmente usata al fine di sollecitare il fenomeno della fissione nucleare. Oggetto sulle pareti interni del quale, neanche a dirlo, campeggiavano 9.456 tubi fotomoltiplicatori da 20 cm di diametro ciascuno. Uno dei più sofisticati, nonché sensibili, strumenti utili a rivelare la luce mai creati dall’uomo.
Un approccio estremamente valido e diretto, se vogliamo, ad uno dei più grandi interrogativi nati durante il corso di quest’ultimo secolo di scienza. Quando verso la fine degli anni ’60 presso un’altra miniera, quella d’oro ad Homestake nel Dakota del Sud, Raymond Davis e John Bahcall dell’Università della Carolina trasportarono a 1478 metri di profondità 380 metri cubi di tetracloroetene, ingrediente comunemente usato nella pratica del lavaggio a secco. Al fine di controllare, per un periodo lungo mesi se non anni, quanti e quali atomi del cloro contenuto in questa sostanza si fossero trasformati in un isotopo radioattivo del gas argon. Per l’effetto del passaggio di quelle particelle infinitesimali generate dai processi di decadimento all’interno del nucleo atomico, che per primo Enrico Fermi stesso, durante gli anni trascorsi presso il celebre istituto di via Panisperna a Roma, giunge a definire in una sua celebre conferenza del 1932 come “Piccoli neutroni, ovvero… Neutrini” sulla base delle ricerche precedenti del fisico austriaco Wolfgang Pauli, il quale in seguito adottò anche lui tale nomenclatura. Mentre già il grande scienziato italiano, che pensava di trasformare lo studio di quel concetto nel fondamento stesso delle sue ricerche sul decadimento beta, si sarebbe ritrovato a dare piuttosto il suo contributo più duraturo ad altre branche della fisica, con maggiori e più immediate applicazioni in quel particolare periodo storico di gravi conflitti. Ma il seme era stato gettato, di una particella impossibile da osservare, ed a tal punto priva di massa da essere influenzata unicamente dalle “forze nucleari deboli” e l’attrazione gravitazionale. Qualcosa che poteva attraversare, in altri termini, questo intero pianeta come un fantasma. A meno di essere individuata tramite un approccio tanto complicato, ingegnoso e complesso. Ma il problema presentato dall’esperimento di Homestake, quando tutto questo fu finalmente possibile di distanza di oltre un trentennio, sarebbe stato niente meno che terrificante. Poiché per la piccola, minuscola quantità di neutrini rilevata dall’osservatorio sotterraneo, pari a circa un terzo di quelli previsti, una soltanto di due eventualità apparve immediatamente possibile: primo, che ogni cosa che sapevamo sulla fisica era del tutto sbagliata. O secondo, che il nostro Sole stesse morendo molto più velocemente, e irrimediabilmente, di quanto avessimo mai temuto…

Leggi tutto

Mago apprendista evoca lo spettro del fuoco nero

di

Pochi modi di dire hanno la stessa potenza dialettica della figura retorica nota come ossimoro: lucida pazzia, ghiaccio bollente, dilettoso male, tacito tumulto, convergenze parallele. Come se nel riferirsi a questo incontro degli opposti, l’autore volesse scardinare ogni grado residuo di logica pre-esistente, cambiando le carte in tavola  con il gioco di un temporaneo prestigiatore delle idee. Guanti bianchi e lunghe maniche al servizio della letteratura e della poesia. Già e che dire, invece, della scienza? Quel particolare universo dello scibile umano dove tutto è certo, ogni cosa dovrebbe risultare dimostrabile e acclarata. Per cui la fisica non è un’opinione, come pure la matematica applicata alle reazioni chimiche e di conseguenza, il movimento stesso di quell’energia che siamo soliti definire “luce”. Del fuoco nero ha più volte parlato l’immaginario contemporaneo post-moderno, spesso come un chiaro segno di forze sovrannaturali all’opera, con obiettivi tutt’altro che provvidenziali. Poiché la privazione della possibilità di vedere al buio, in situazioni di sprigionamento calorifero e ossidazione irreversibile di un materiale, è talmente contraria alle nostre regole della norma precedentemente acquisite, da generare un senso quasi istantaneo di disagio ed incertezza continuativa nel tempo. Eppure, sebbene tale fenomeno appaia come una contraddizione in termini, nelle giuste circostanze è possibile avvicinarsi notevolmente alla sua effettiva, tangibile esistenza. Basta operare affinché si verifichi la migliore confluenza di cause ed effetti. In altri termini e per usare una terminologia suggestiva, entrare nel regno magico del gesto e della parola.
Personalmente, non saprei dire come a TheActionLab, autore di YouTube famoso per i suoi video a tema scientifico concepiti per dimostrare un vasto catalogo di concetti e teorie, sia venuto in mente questo particolare esperimento. Forse qualche libro di testo scolastico o altro materiale di tipo analogico, visto che altre notizie in merito sembrano decisamente scarseggiare online. Oppure, chi può dirlo, magari un grimorio, il libro stregonesco di un’antica tradizione ereditaria, in grado di far mettere momentaneamente da parte le aspettative lecite di ogni legittimo osservatore. L’insolita esperienza visuale trae origine da un particolare tipo di luce, che potreste conoscere come la più utilizzata nel campo urbanistico, a causa dei suoi consumi limitati al costo di un’unico punto a sfavore: un tempo di accensione piuttosto lungo. Ma nei lampioni stradali, che vengono accesi soltanto una volta la sera e spenti di nuovo ad almeno 10 ore di distanza, ciò tende a non costituire un problema. Ragione per cui il sodio, metallo volatile e altamente reattivo, trova normalmente collocazione in simili lampadine, per essere sistematicamente eccitato mediante l’impiego di piccole quantità di gas neon e per questo trasformato in vapore luminescente, all’interno di quella che viene considerata normalmente una miscela di Penning. In questo modo, il moto degli elettroni diventa preziosa energia fotonica, ovvero trasformazione istituzionalizzata della notte in giorno. Senza inoltrarsi eccessivamente nel merito del loro funzionamento di base, vi basti sapere che la colorazione naturale di queste lampade sarebbe il giallo con lunghezza d’onda 589.3, un effetto contrastato, almeno in parte, mediante la creazione di una pressione particolarmente elevata all’interno di tali bulbi, che in funzione di questo diventano “in technicolor” ma ogni qualvolta cadono a terra, generano una considerevole deflagrazione fiammeggiante. Ragione per cui, a partire dalla loro invenzione nel 1920 ad opera di Arthur H. Compton, di simili apparati esiste una versione più maneggevole e meno pericolosa in ambienti domestici, nota come lampada LPS (Low Pressure Sodium). Ed è indubbio che vederla comparire a quel modo, in un video contemporaneo di Internet, faccia una certa impressione: un oggetto tanto anacronistico da sembrare un fusibile gigante, con all’interno una soluzione in cui galleggiano i grumi di sodio pronti ad essere vaporizzati dall’elettricità. Ora, nei fatti la luce realmente monocromatica non è un’esperienza che a noi capiti di sperimentare con particolare frequenza. Poiché ogni fonte di tale espressione energetica, generalmente, tende a irradiarsi verso una pluralità di regioni dello spettro osservabile, o quanto meno ricevere l’apporto funzionale di altre fonti distanti, come la luna, le stelle o quel po’ di luce filtrante dalla finestra di un palazzo distante. Esiste tuttavia la possibilità decisamente retrò, qui chiaramente dimostrata, di chiudersi in una stanza in cui l’unica possibilità di vedere sia quella che scaturisce da una lampada LPS. Si tratta di un’esperienza surreale al giorno d’oggi, capace di trasformare l’intero mondo in bianco e nero, o per meglio dire, gradazioni sfumate tendenti al giallo e all’arancione. Una situazione in cui ogni certezza sembra ritirarsi ai margini dell’inquadratura, mentre lo stesso concetto del sovrannaturale, un poco alla volta, acquisisce spazio all’interno delle vulnerabili cognizioni umane. Ed è proprio allora, nell’assottigliarsi del confine tra i diversi mondi, che basta un semplice gesto, per far confluire concetti in contrapposizione verso un’unica, miracolosa escursione nel mondo dell’impossibile apparenza.

Leggi tutto