Linee di scienza

Fra poco spiegherò in classe le onde, gli oscillatori, i pendoli, la luce… e le lucciole sono un ottimo “campo di osservazione” di tutti questi concetti.

Bioluminescenza
Prima di tutto le lucciole sono interessanti per il fenomeno della bioluminescenza, l’emissione di luce da parte di organismi viventi, un esempio perfetto di biofisica! Ho trovato in rete una pagina web che sintetizza i punti salienti del processo di emissione luminosa (che implica la proteina luciferina, l’enzima luciferasi ecc.) e che oltre a presentare bellissime immagini, accenna anche all’aspetto termodinamico del fenomeno: dal punto di vista energetico infatti «l’efficienza delle lucciole è di circa il 90%» contro il 10% delle lampadine comuni, il 20% delle luci fluorescenti e il 30% dei Led. La pagina web si intitola bioluminescenza e contiene molte informazioni, come le applicazioni del test della bioluminescenza nei laboratori di ematologia o microbiologia. Si legge anche che in Asia e in America Centrale e Meridionale i coleotteri luminescenti venivano utilizzati per illuminare case e giardini. Come nel seguente video, molto suggestivo:

Sincronizzazione
Il legame di questo strano coleottero con la fisica e la matematica  risiede nel fenomeno della “sincronizzazione”.
Come si legge nella pagina web dell’Infn di Catania dedicata alla notte dei ricercatori che affronta i fenomeni caotici, «migliaia e migliaia di lucciole che, nelle lunghe notti tropicali, lampeggiano all’unisono immerse nella vegetazione che costeggia i fiumi, sono un altro esempio di sincronizzazione spontanea nel mondo animale». Molti video su youtube riprendono il fenomeno (ho segnalato alcuni link alla fine di questo post) che mostra alberi che si accendono e si spengono all’unisono come se fosse la notte di Natale!
Le lucciole si sincronizzano in maniera spontanea e i ricercatori hanno realizzato studi e simulazioni al computer per scoprire le cause di questo comportamento (che riguarda ad esempio anche gli stormi di uccelli o i branchi di pesci). Nella pagina web che ho appena citato, trovate il link a una di queste simulazioni: bisogna avere pazienza, ma dopo un po’ si osserveranno migliaia di puntini lampeggiare tutti insieme che producono un grafico (in basso a sinistra) con una curva oscillante periodica.

La sincronizzazione in meccanica è un aspetto poco conosciuto dei pendoli, degli oscillatori armonici: un buon modo per affrontare l’argomento con gli studenti può essere la tesi di laurea di Floriana Giannuzzi, laureata in Fisica nel 2004 all’Università degli Studi di Bari. Il titolo non deve spaventare: “Oscillatori anarmonici accoppiati” perché le prime parti della tesi sono molto discorsive e chiare, raccontano la storia della sincronizzazione con numerosi esempi. La tesi inoltre è disponibile on line gratuitamente, si scarica qui. Riporto di seguito alcune parti molto utili a mio parere per impostare il discorso sul tema:
«La scienza della sincronia è nata nel IV secolo avanti Cristo, quando Androstene, scriba di Alessandro Magno, sulla strada per l’India osservò che le foglie degli alberi di tamarindo si aprivano sempre durante il giorno e si chiudevano la notte. Un altro esempio storico è dato dalle osservazioni di Huygens. Il grande scienziato nel 1665 fu attratto da un fenomeno che lo incuriosì: due pendoli, appesi ad una parete della sua camera da letto, inizialmente non sincronizzati, dopo un po’ di tempo oscillavano insieme, avvicinandosi e separandosi in direzioni opposte, quindi in opposizione di fase. Huygens scoprì che, anche se si disturbavano le oscillazioni dei due pendoli, essi, entro mezz’ora, ritornavano sempre in consonanza. Al contrario, dopo averli separati su due pareti diverse, in un giorno si sfasavano di ben cinque secondi.
Nel secolo scorso, si sono interessati ai fenomeni di sincronismo vari fisici del calibro di Albert Einstein, Richard Feynman, Brian Josephson e Yoshiki Kuramoto. Se ne sono occupati anche matematici come Norbert Wiener, biologi come Charles Czeisler e Arthur Winfree; il teorico del caos Edward Lorenz ed altri. L’obiettivo era capire come milioni di neuroni, criceti o lucciole riescano all’improvviso a tenere lo stesso passo, senza un leader né segnali esterni».
[…]
«Negli anni Sessanta alcuni scienziati si interessarono in modo particolare ad un caso di sincronia creato dalle lucciole: da 300 anni i viaggiatori provenienti dal Sudest asiatico raccontavano che enormi gruppi di lucciole si radunavano lungo le sponde dei fiumi e lampeggiavano tutte all’unisono e con un periodo costante. Ricerche successive hanno poi mostrato che sono i maschi a sincronizzarsi. Si pensa infatti che lo spettacolo sia un richiamo per le femmine, che altrimenti non riuscirebbero a vederli. Una possibile conferma a questa ipotesi è che la maggior parte degli episodi di sincronia sono presenti nelle zone caratterizzate da una fitta vegetazione, come la Thailandia o la Malesia. Inizialmente si pensava che ci fosse una specie di direttore d’orchestra, una lucciola che desse il tempo a tutte le altre. In realtà si è visto che, anche se vengono isolate, le lucciole continuano a lampeggiare con lo stesso ritmo: questo indizio potrebbe suggerire che esiste un orologio interno, un oscillatore non ancora individuato che controlla il lampeggiamento e capace di adattarsi al ritmo mostrato dalle altre lucciole. Per studiare direttamente questo fenomeno tanto singolare, il biologo Buck decise di recarsi in Thailandia; lì osservò un gruppo di lucciole che, inizialmente, lampeggiavano in modo scoordinato, poi, prima a gruppi di due, poi di tre, cominciarono a lampeggiare all’unisono. Col passare del tempo questi gruppi di sincronia crescevano spontaneamente, come se un numero sempre più grande di lucciole adattasse il proprio ritmo a quello delle altre, senza essere coordinato da un particolare leader. Successivamente, attraverso esperimenti in laboratorio, si dimostrò che impulsi luminosi esterni riescono a influenzare il lampeggiamento di una lucciola, come se quel suo oscillatore interno fosse in tal modo regolabile».
[…]
«Esistono molti esempi di sistemi che raggiungono la sincronia: sistemi biologici come, ad esempio, colonie di lucciole o di grilli; il sistema delle cellule pacemaker del cuore o di quelle cerebrali; sistemi inanimati come insiemi di particelle subatomiche o sociali, quali gli agenti di borsa che con la loro azione sincronizzata possono provocare i boom ed i crolli del mercato azionario. Esempio di sincronizzazione è anche dato dal modo di applaudire del pubblico di uno spettacolo che, dopo una fase transitoria, spontaneamente batte le mani all’unisono».
[…]
«Anche le applicazioni sono notevoli: il concetto di sincronia è stato sfruttato per la costruzione di orologi atomici altamente precisi, nella rete di distribuzione elettrica americana, per gli studi sulle malattie causate dalla fibrillazione, che si verifica quando la sincronia viene meno, come nel caso del cancro».

La Giannuzzi cita il libro di Steven Strogatz “Sync” tradotto anche in italiano con il titolo “Sincronia. I ritmi della natura, i nostri ritmi”. Vi consiglio di ascoltare la seguente conferenza tenuta da Strogatz in persona, perché oltre a essere un esercizio di Inglese è anche molto divertente e suggestiva, con molti video e dimostrazioni: dagli stormi in volo nei cieli, o da una semplice dimostrazione di come si possano far sincronizzare due metronomi, fino al celebre caso del Millennium Bridge di Londra (un ponte che purtroppo oscillava troppo! Ne avevo parlato ai tempi anch’io in un articolo sulla rivista erewhon) e una interessante simulazione finale che ne analizza le cause. La conferenza fa parte dei TEDTalks, durante i quali ricercatori e scienziati raccontano in soli 18 minuti le idee brillanti che animano la loro ricerca. Il taglio è divulgativo e molto ironico, vale la pena ascoltarle!! Ted significa Technology, Entertainment, Design: maggiori informazioni nella seguente pagina.

Link

• Una pagina di National Geographic dedicata alla lucciola
• Video su youtube che riprendono il fenomeno della sincronizzazione degli sciami di lucciole
  http://www.youtube.com/watch?gl=IT&hl=it&v=sROKYelaWbo
  http://www.youtube.com/watch?v=sC2OkCEdqU4&feature=related
• Video di alcuni pendoli accoppiati http://www.youtube.com/watch?v=kqOARsCJC-8&feature=related e di un’onda di pendoli http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=J8aUltZKW5Y&feature=endscreen entrambi realizzati da studenti

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Ecco un libro costruito con una serie di “schede didattiche” o di “voci” che affrontano tantissimi aspetti dei fenomeni luminosi dal «punto di vista fisico, biofisico, astronomico, tecnologico e storico» come sottolinea l’autore, Olmes Bisi. Professore ordinario di Fisica generale presso la facoltà di ingegneria dell’Università di Modena e Reggio Emilia, Bisi svolge da anni attività di ricerca nel campo dell’optoelettronica: «tuttavia» scrive nell’introduzione, a proposito della nascita di questo testo «l’ispirazione primaria è scaturita dalla scoperta di un innovativo approccio alla didattica, noto in tutto il mondo come reggio approach». Approccio didattico che tramite veri e propri atelier della scienza, coinvolge gli studenti (e anche tutti gli altri partecipanti) «nell’indagine creativa […] attraverso attività gratificanti, incoraggiando le curiosità senza imbrigliare i ragionamenti, promuovendo lo svolgimento di libere indagini, che da un lato sviluppino la sfera cognitiva e dall’altra gratifichino, attraverso un lavoro creativo». Chi entra in un atelier si avvicina alle leggi della natura, ognuno secondo la propria sensibilità e personalità perché gli educatori dell’atelier si limitano a «sollecitare la creatività, senza condizionare la formazione dei ragionamenti e delle teorie».
Nel libro quindi, oltre alla scheda che affronta ogni singolo argomento, troviamo anche spunti per ulteriori approfondimenti e soprattutto tante utili domande senza riposta, sotto ai titoli “per quale ragione?” e “può essere vero?”. Domande fertili per iniziare un brain storming in classe, per stimolare le capacità intuitive, immaginative e logico-razionali…

Una interessante attività on line
Ma c’è di più: sul sito web del professor Bisi è possibile rispondere a queste domande e iniziare una discussione on line. L’idea è molto originale e dà la possibilità di comunicare direttamente con l’autore e con tutti i suoi lettori e di confrontarsi con argomenti scientifici, proprio come avviene nella ricerca reale. Si possono anche votare le risposte e le opinioni che ci convincono di più. Gli indirizzi diretti sono: può essere vero? e per quale ragione?
Una domanda che mi è particolarmente piaciuta è la seguente, sul prisma: «Nel 1973 i Pink Floyd pubblicarono per la EMI l’album The Dark Side of the Moon (Il lato oscuro della Luna), sulla cui copertina era riportata l’immagine di un raggio luminoso rifratto da un prisma come nella figura, commettendo un errore. Quale?»

Risorse on line
Pregio del libro (del quale – a propostito! – non ho ancora detto il titolo: “Visibile e invisibile. Le meraviglie dei fenomeni luminosi”, Sironi ed.) sono anche le tante illustrazioni, ovviamente molto colorate e con valenza storica, esplicativa, espositiva, insomma sempre sfruttabile dal punto di vista didattico. Tutto ha un suo spazio, dall’antichissima macchina di Anticitera del II secolo a. C. ai Led e alla luce di sincrotrone, passando per i fulmini o per la visione dei pesci o la fotosintesi clorofilliana. Uno spazio ridotto al massimo a tre pagine:  il dono della sintesi, dell’esattezza insieme alla chiarezza comunicativa non è da tutti.
Se non avete ancora il libro sottomano, non c’è di meglio che curiosare nel sito di Bisi, che oltre a un link di google nel quale consultare alcune pagine del libro (consiglio ad esempio a pag. 25-26 “Alhazen e la scoperta della luce” o “temperatura di colore” a pag. 201-202) indica moltissime pagine web con risorse e materiali, dai siti con immagini, a quelli con video o per approfondimenti, insieme a una fornita bibliografia.

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Il satellite argentino Sac-D, in orbita dal 10 giugno, ha a bordo la missione della Nasa denominata “Aquarius” che analizzerà per la prima volta la salinità dei mari e degli oceani su tutto il globo terrestre. Durerà tre anni e i primi dati sono già arrivati: ecco la prima mappa della distribuzione mondiale della salinità marina (+ link diretto).

Dalla mappa si osserva come la salinità sia più alta nelle regioni subtropicali e come sia maggiore in media nell’Oceano Atlantico rispetto al Pacifico e all’Indiano; i valori sono più bassi lungo la fascia equatoriale, nell’Oceano Pacifico settentrionale e sulle acque prossime al circolo polare artico.
Le diverse concentrazioni spesso si possono spiegare per la presenza di grandi fiumi o di precipitazioni abbondanti (come quelle delle zone equatoriali), insieme all’evaporazione e allo scioglimento dei ghiacciai.
Il monitoraggio continuo e sistematico della concentrazione salina dei mari è molto importante per studiare e comprendere meglio i cambiamenti climatici,  le correnti oceaniche e il ciclo dell’acqua: «Questo è un grande momento nella storia dell’oceanografia. La prima immagine della salinità degli oceani solleva molte domande, alle quali gli oceanografi dovranno rispondere» commenta Arnold Gordon, professore di oceanografia della Columbia University di Palisades (New York).
«C’è molta curiosità nell’ambiente scientifico per verificare se e cosa cambierà nei valori di questa grandezza al passare delle stagioni, cosa che potrebbe essere fondamentale per capire tante cose del clima» si legge inoltre sul blog di Aldo Piombino.

Da prof di Fisica, mi sono subito chiesta come fanno a misurare la salinità dall’alto e ho scoperto che utilizzano un radiometro che rileva l’emissione termica della superficie degli oceani. “Cioè le onde infrarosse emesse dalle acque?” mi sono detta… No! Non si tratta di infrarossi, ma di microonde! Alle frequenze vicine a quelle dei nostri forni a microonde, il livello di emissione da parte delle acque oceaniche dipende proprio dalla loro salinità. Oltre che dalla loro temperatura, ovviamente. «This energy, which is measured as an equivalent “brightness” temperature in Kelvin, has a direct correlation to surface salinity. Other things being equal, salty water appears cooler than freshwater» si legge sulla pagina della missione Nasa: l’acqua salata appare quindi più fredda dell’acqua dolce. [P. S. ho messo come immagine un comune radiometro che di solito abbiamo nei laboratori a scuola].

C’è già un bel po’ di materiale per fare qualche esercizio sulla capacità termica, confrontando acqua dolce e salata.
Ma c’è ancora un altro aspetto sperimentale molto curioso: le onde oceaniche infatti creano molti problemi nell’esperimento, perché con il loro moto modificano l’emissione da parte delle acque e disturbano in segnale dovuto alla concentrazione salina, a causa del fenomeno di interferenza. Ecco un bellissimo esempio di interferenza fra onde (tra l’altro, sempre in programma per la classe quarta scientifico, ad esempio, insieme a termometria e termodinamica). I ricercatori quindi hanno dovuto utilizzare un altro strumento per correggere gli effetti indesiderati dovuti all’interferenza delle onde oceaniche: uno scatterometro radar.
Esercizio per gli studenti: cerca in inernet come funzionano “radiometer” e “radar scatterometer”, con parole chiave rigorosamente in inglese. Troveranno ancora la diffrazione di Bragg (della quale avevo parlato il 25 settembre. A proposito: avevate visto che i quasi cristalli si sono meritati un Premio Nobel? :-)  ).

Link:
La pagina della Nasa missione Aquarius ha un’ottima sezione didattica nella quale si possono trovare interessanti osservazioni e attività da proporre in classe (consiglio quella sulla densità dell’acqua marina).

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Ho saputo della grande notizia da una mia studentessa di seconda liceo scientifico. Non sto scherzando, è proprio successo così: entro in classe alla prima ora e lei “prof! Ha visto?” e aveva perfino stampato l’articolo del Corriere della Sera on line! “Wow” è stato il mio commento a caldo. Anche perché sono molto felice quando imparo qualcosa dai miei studenti (che è uno dei motivi per i quali questo lavoro mi appassiona sempre di più, perché è uno scambio continuo fra docenti e studenti, fra studenti e studenti, fra docenti e docenti ).
In questi giorni ho cercato di leggere tutto quello che ho potuto sull’argomento, anche perché la vicenda è interessante da molti punti di vista.

Quello che mi sta più a cuore in questo momento è trovare una via, una qualche strategia, per “portare i neutrini in classe”. Mi spiacerebbe che il tutto si riducesse a quattro frasi di commento scambiate in fretta alla fine dell’ora, che finiscono solo per sottolineare lo stupore o il senso di sensazionale che i media ci hanno trasmesso, senza poter integrare e arricchire la mia didattica. Perché quella che stiamo vivendo è un’ottima occasione, proprio una buona occasione, secondo me, per far toccare con mano che cos’è la fisica.
(a proposito, che cos’è??   )

Ho meditato su una serie di percorsi, di ipotesi di lavoro e mi piace l’idea di condividerle in questo spazio:

1) La vicenda

 (L’aula magna del Cern di Ginevra il giorno della presentazione ufficiale dei risultati)

Primo passo, cercare di capire che cosa è successo, magari con una serie di domande e risposte:

• Che cosa sono i neutrini?
• Che cosa hanno scoperto i ricercatori?
• E adesso?

La scoperta arriva dall’esperimento Cngs (Cern Neutrino to Gran Sasso), nel quale un fascio di neutrini viene “sparato” dal Cern di Ginevra ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica nucleare (Infn). L’esperimento fa parte di una collaborazione internazionale che si chiama Opera.

La breve presentazione del 23 settembre sul sito dell’Infn è a mio parere una buona sintesi

sia dell’esperimento Opera:

«L’esperimento Opera è stato inaugurato nel 2006, con l’obiettivo principale di studiare la trasformazione rara (oscillazione) dei neutrini muonici in neutrini tau. Il primo di questi eventi è stato osservato nel 2010, dimostrando la capacità unica di questo esperimento nella rilevazione del segnale sfuggente dei neutrini tau.       
Opera è stato ideato ed è condotto da un team di ricercatori provenienti da Belgio, Croazia, Francia, Germania, Israele, Italia, Giappone, Corea, Russia, Svizzera e Turchia. L’esperimento costituisce una complessa impresa scientifica realizzata grazie alla maestria di un gran numero di scienziati, ingegneri, tecnici e studenti, e con il forte impegno dei vari attori del progetto. In particolare si segnalano i Lngs / Infn, i laboratori del Cern, e il sostegno finanziario di Italia e Giappone con il contributo sostanziale di Belgio, Francia, Germania e Svizzera.»

sia della notizia:

«Il risultato di Opera è basato sull’osservazione di oltre 15000 eventi registrati dal rivelatore dei Laboratori dell’Infn e sembra indicare che i neutrini viaggino a una velocità di 20 parti per milione al di sopra della velocità della luce, il limite della velocità nel cosmo. Tenendo conto delle straordinarie conseguenze di questi dati, si rendono necessarie misure indipendenti prima di poter respingere o accettare con certezza questo risultato. Per questo motivo la collaborazione Opera ha deciso di sottoporre i risultati a un esame più ampio nella comunità. Lo studio della collaborazione è disponibile in forma di preprint su arxiv.org (http://arxiv.org/list/hep-ex/new)
- Questo risultato è una completa sorpresa -, ha detto il portavoce di Opera, il fisico italiano Antonio Ereditato dell’Università di Berna. – Dopo molti mesi di studi e di controlli incrociati, non abbiamo trovato nessun effetto dovuto alla strumentazione in grado di spiegare il risultato della misura. Continueremo i nostri studi e attendiamo misure indipendenti per valutare pienamente la natura di queste osservazioni-.  
- Quando un esperimento si imbatte in un risultato apparentemente incredibile e non riesce a individuare un errore sistematico che abbia prodotto quella misura la procedura standard è sottoporlo a una più ampia indagine. Esattamente ciò che sta facendo la collaborazione Opera: è una corretta pratica scientifica -, ha commentato Il direttore di ricerca del Cern Sergio Bertolucci. – Se questa misura fosse confermata potrebbe cambiare la nostra visione della fisica ma dobbiamo essere sicuri che non esistano altre, più banali, spiegazioni. Ciò richiederà misure indipendenti-».

L’argomento “neutrini” si può approfondire direttamente sul sito dell’ esperimento Opera.
In classe ho anche ricordato la storia del neutrino, di come sia “nato” da una previsione teorica di Wolfgang Pauli e di come sia stato scoperto sperimentalmente vent’anni dopo (consiglio l’articolo di Antonio Sparzani su Nazione Indiana).

2) Qualche esercizio

Classica deformazione professionale… La seconda cosa che mi è venuta in mente è stata questo esercizio: “Se la velocità della luce è di 299 792,458 km/s, la distanza fra i laboratori di Ginevra e del Gran Sasso è di 732 km e sapendo che i neutrini arrivano prima dei fotoni di 60 ns, qual è la velocità dei neutrini? Se nei dati si sostituisce alla velocità della luce il valore approssimato di 300 000 km/s, cambia qualcosa?”. E siamo anche fortunati perché, di solito, in questo periodo stiamo proprio spiegando in cinematica, il concetto di velocità, con la sua ben nota formula che permetterà di risolvere il problema in maniera semplice e indolore. Ecco un bell’esempio di applicazione della formula della velocità a qualcosa di attuale (insieme ovviamente all’autovelox che ogni volta che viene pronunciato in classe sveglia chiunque dal torpore!). Il rischio è però che il numero che si ottiene non dia nessuna “scossa”, un po’ come nel calcolo della distanza sole – terra, sapendo che la luce del sole ci raggiunge solo dopo 8 minuti. Vabbè, si ottiene un numero enorme di km che non ci dice poi nulla. Allora lo faccio sempre confrontare con il diametro terrestre: “quante terre ci vorrebbero per arrivare fino al sole?” Allora sì che il numero ci impressiona forse un po’ di più. Oppure lo faccio confrontare con la lunghezza dell’Italia.

Nel caso della velocità dei neutrini, per far toccare con mano che cosa significano 60 ns in più o in meno, in termini di distanza percorsa, potremmo chiedere per esempio di quanto un neutrino distanzierebbe un fotone in una gara che prevedesse un secondo di corsa, cioè “dopo un secondo, quanta distanza in più percorre un neutrino rispetto a un fotone?”. E dopo due secondi? Così vediamo se è poi “così tanto più veloce” oppure no (ammesso che lo sia, ndr).

3) La teoria degli errori

Altra fortuna: seguendo il programma è arrivato il momento di affrontare la teoria degli errori. E in questo caso la fortuna è doppia, perché è proprio grazie a questa teoria che si basa l’attendibilità o meno di un risultato sperimentale. Ripetibilità e accuratezza. Tutto il mondo scientifico è con il fiato sospeso perché la velocità dei neutrini sarà misurata anche nei laboratori giapponesi e statunitensi.

A questo proposito conviene leggere l’intervista su La Stampa a Ereditato:
«Si tratta di un risultato così inaspettato che ci obbliga ad essere cauti. Ogni misura può essere alterata da due tipi di errori. In primis gli errori statistici, che possono derivare dalla scarsità dei casi esaminati: per questo abbiamo preso in considerazione un elevato numero di eventi, 15 mila, e continueremo a raccogliere i dati. Il secondo tipo di errore è sistematico e può essere dovuto a difetti delle strumentazioni. Ecco perché è necessario che le misure vengano ripetute altrove: esistono strumenti adatti sia negli Usa che in Giappone. [...] Le nostre stime dell’effetto combinato dell’errore statistico e di quello sistematico ci portano ad un margine di incertezza di 10 miliardesimi di secondo: anche nella peggiore delle ipotesi i neutrini avrebbero un netto vantaggio rispetto alla luce. Questo almeno risulta dall’analisi dei dati, che abbiamo svolto al meglio delle nostre competenze e tenendo conto degli effetti oggi conosciuti» Alla domanda “Dovevate conoscere in modo precisissimo sia la distanza fra il Cern e il Gran Sasso che il tempo di percorrenza. Come avete fatto?” lo scienziato inoltre risponde: «Ci siamo affidati a esperti di geodesia della Sapienza di Roma e di istituti svizzeri e tedeschi. Per misurare le distanze sono stati  utilizzati dei Gps sofisticati, mentre per i tempi di percorrenza abbiamo adoperato degli orologi atomici sincronizzati».

Se gli altri laboratori otterranno un valore compatibile con quello ottenuto al Gran Sasso, la notizia acquisterà oggettività scientifica e verrà accettata come plausibile. In caso contrario, adieu!
Nel frattempo un buon esercizio può essere quello di applicare la propagazione degli errori alla velocità dei neutrini, a partire dai dati comunicati sulle incertezze di  intervallo di tempo e distanza (ad esempio) dall’Infn:
«Abbiamo sincronizzato la misura dei tempi tra il Cern e il Gran Sasso con un’accuratezza al nanosecondo e abbiamo misurato la distanza tra i due siti con una precisione di 20 centimetri -, ha detto Dario Autiero il ricercatore del CNRS.[...] Nonostante che le nostre misure abbiano una bassa incertezza sistematica e un’elevata accuratezza statistica, e che la fiducia riposta nei nostri risultati sia alta, siamo in attesa di confrontarli con quelli provenienti da altri esperimenti-
In effetti i dati mostrati si riferiscono a misure relative a più di 15.000 eventi e le misure di sincronizzazione tra il momento della produzione del fascio di neutrini al Cern e quello della rilevazione nel rivelatore di Opera mostrano un errore (10 nanosecondi) ben al di sotto del tempo di anticipo osservato (i neutrini arrivano con 60 nanosecondi prima di quanto aspettato). […]L’anomalia riscontrata nella velocità del neutrino maggiore di 20 parti per milione rispetto alla velocità della luce, considerato il limite massimo di velocità, dovrà pertanto essere discussa e verificata dalla comunità scientifica».

Quale occasione migliore per sottolineare il potere e il valore della teoria degli errori?

4) Il metodo scientifico

Qui ci dobbiamo consultare anche con i nostri colleghi di filosofia, che ben sapranno integrare e interpretare questa vicenda alla luce del principio di falsificabilità delle teorie ecc ecc. A me interessa molto sottolineare l’aspetto di “sospensione del giudizio” su teorie ma anche su risultati sperimentali che spesso caratterizza la storia della scienza: insomma, bisogna aver pazienza, fa parte del metodo scientifico. E come lezione mi sembra possa bastare. Soprattutto dopo una bagarre giornalistica tutta italiana che altro non ha fatto che tratte conclusioni avventate, mentre la voce dei protagonisti scientifici, al Cern, diceva tutto il contrario, sentite qui (tanto per fare un po’ di “sperimentazione Clil”):  «Despite the large significance of the measurement reported here and the stability of the analysis, the potentially great impact of the result motivates the continuation of our studies in order to investigate possible still unknown systematic effects that could explain the observed anomaly. We deliberately do not attempt any theoretical or phenomenological interpretation of the results».

Per capire quali potrebbero essere le conseguenze della scoperta, consiglio l’articolo del direttore de “Le Scienze“ Marco Cattaneo pubblicato oggi sul quotidiano “La Repubblica“, che ha come sottotitolo “Come cambierebbe la fisica se si andasse più veloce della luce”.

Link:

• http://www.scienzainrete.it/contenuto/articolo/misura-di-opera-e-solida-ma-continuiamo-controlli articolo di Antonio Ereditato
• http://www.borborigmi.org/2011/09/23/considerazioni-dopo-il-seminario-di-opera-ovvero-di-come-si-misura-la-velocita-dei-neutrini-superluminali-o-meno una spiegazione dell’esperimento da parte di Marco Delmastro, fisico delle particelle del Cern
• http://public.web.cern.ch/public/en/Research/CNGS-en.html pagina divulgativa del Cern dedicata all’argomento
•  http://www.keplero.org/2011/09/piu-veloci-della-luce.html dal blog dell’astrofisico Amedeo Balbi
• http://peppe-liberti.blogspot.com/2011/09/neutrinologia.html dal blog del fisico teorico Peppe Liberti
• http://keespopinga.blogspot.com/2009/10/il-neutrino-di-updike.html    e http://keespopinga.blogspot.com/2011/09/qualche-rima-sul-neutrino.html?spref=fb divagazioni letterarie sul neutrino dal blog di Marco F. Barozzi
• http://blogs.scientificamerican.com/basic-space/2011/09/23/faster-than-light-neutrinos-show-science-in-action/  dal blog di Scientific American
• http://www.newscientist.com/special/neutrinos?DCMP=NLC-nletter&nsref=neutrinos dossier di NewScientist
• http://imascientist-film.org.uk/ un film che si chiede “What is it like to be a scientist?” con interviste a sei scienziati, tutto in lingua inglese

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Non poteva trovare un titolo migliore, il progetto a cura dei professori Franco Ghione e Laura Catastini del gruppo di ricerca scientifica e didattica dell’Università di Roma “Tor Vergata”. Il sottotitolo è “Storia, didattica, arte” ma per capire veramente di che cosa si tratta, bisogna navigare fra le pagine del sito web, perché i materiali al suo interno sono tantissimi e molto variegati.
Il progetto è rivolto agli insegnanti delle scuole superiori e raccoglie molti contributi come: la rubrica denominata “Scuola actually” (con lavori e riflessioni di tutti coloro che fanno parte del mondo della scuola), la sezione degli articoli (con articoli e contributi più estesi di didattica della Matematica, storia della disciplina, e collegamenti con l’arte – come i saggi su Piero della Francesca – e la psicologia o le neuroscienze) o anche la pagina con le animazioni Java (ne ho scoperta una utilissima che illustra graficamente la riflessione della luce in uno specchio parabolico oppure un’altra sul teorema di Carnot e tante per capire l’Ottica di Euclide).
Insomma, anche se l’ultimo aggiornamento risale al 2009, vale proprio la pena di consultare questo sito ricco e interessante.
Dimenticavo: nel sito è possibile scaricare il testo integrale del libro di Laura Catastini Il pensiero allo specchio e il libro di Franco Ghione Tau Topologo con le illustrazioni di Mario Schifano.

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