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26 gennaio 2012

Pubblicazione n° 2 della “SSER Sezione Studio e Ricerca”

ASTRONOMIA e MITOLOGIA

(di Vitantonio Primiceri)

Se si osserva il cielo da un luogo abbastanza buio, lontano da fonti luminose, il numero di stelle visibili in una notte è pari circa ad un migliaio.

A prima vista, il cielo potrebbe sembrare un groviglio inestricabile di puntini luminosi ma un osservatore paziente e fantasioso, anche non avendo nessuna nozione di astronomia, potrebbe comunque essere in grado di identificare nel cielo stellato forme geometriche ben precise. E’ questo in sostanza ciò che l’uomo ha fatto fin dai tempi del Paleolitico: osservare il cielo stellato era importante sia per orientarsi, misurare lo scorrere del tempo o definire il periodo della semina e del raccolto, sia per interpretare determinati eventi chiedendo aiuto alle divinità astrali.

Le costellazioni visibili dall’emisfero boreale hanno nomi che, come detto, si rifanno alla mitologia classica. Per fare alcuni esempi, la costellazione di “Orione” ha il nome di un famoso cacciatore che, secondo la leggenda, si vantava di riuscire a sottomettere qualsiasi animale; “Cassiopea”, invece, credeva di essere la più bella delle Nereidi, le ninfe del mare; la costellazione dello “Scorpione” è dedicata allo scorpione che secondo la mitologia punse a morte Orione; la “Corona Boreale” (un diadema d’oro creato da Efesto) è simbolo del dono che Dioniso dette ad Arianna, figlia di Minosse e Pasifae, come regalo di nozze: secondo il mito, il diadema divenne in seguito una costellazione.

Anche il nome di alcune stelle deriva dalla tradizione classica. Emblematico è il caso delle due stelle più brillanti della costellazione dei Gemelli, Castore e Polluce: questi sono due personaggi della mitologia greca e romana, figli gemelli di Zeus e Leda, conosciuti come i Diòscuri (ossia “figli di Zeus”); la stella più brillante della costellazione dello Scorpione, Antares, ha invece il nome che deriva dal greco e significa “rivale di Marte”: il suo colore è infatti rosso-arancione, simile a quello del pianeta.  

La maggior parte delle altre stelle ha nomi parlanti che ne descrivono particolari caratteristiche: Altair, ad esempio, la stella più luminosa della costellazione dell’Aquila, è l’abbreviazione di un’espressione araba che significa “l'aquila volante”; il nome originario della stella Vega, deriva da una trascrizione di una parola araba estratta dalla frase “l’avvoltoio planante”; Aldebaran, la stella più luminosa della costellazione del Toro, deriva il suo nome dalla parola araba al-Dabarān, che significa "l'inseguitore", poiché la stella sembra seguire l'ammasso stellare delle Pleiadi nel suo moto notturno.

Per concludere (l’elenco è infatti molto lungo!) citiamo Deneb, stella più luminosa della costellazione del Cigno, che deriva il suo nome dall'espressione araba Dhànab al-'Ukàb (La "coda" del cigno). 

Anche i nomi dei pianeti del sistema solare, infine, sono fortemente legati alla mitologia classica (formano addirittura un albero genealogico): Urano, dio del cielo e sposo di Gea (Terra) è il padre dei Titani (ciclopi e giganti dalle cento braccia). Fra essi, il più importante è Crono (Saturno).  Zeus (Giove) è figlio di Crono, e sposa la sorella Era. Ares (Marte) è figlio di Zeus ed Era; Ermes (Mercurio) è invece figlio di Zeus e Maia; Afrodite (Venere) è figlia di Zeus e Dione. Poseidone (Nettuno), dio del mare, è fratello di Zeus.

Analogo discorso si potrebbe fare con i nomi assegnati ai tanti satelliti naturali scoperti negli ultimi tre secoli.

Vitantonio Primiceri

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5 gennaio 2012

Pubblicazione n° 1 della “SSER Sezione Studio e Ricerca”

NEUTRINI. Viaggerebbero più veloci della luce.

(di Vitantonio Primiceri)

Negli ultimi mesi si è sentito spesso parlare di “neutrini”. Probabilmente quasi tutti ignorano la loro esistenza, eppure queste strane entità potrebbero mettere in crisi la teoria della relatività di Einstein e la fisica moderna.

Sulla Terra arrivano ogni secondo all’incirca 60 miliardi di neutrini per centimetro quadrato: essi sono prodotti dalle reazioni termonucleari che avvengono all’interno del Sole e attraversano indisturbati la Terra. Attraversano proprio tutto: enormi spessori di acqua, roccia e qualsiasi altra sostanza; sono particelle molto strane poiché per loro la materia è “trasparente” .  Esperimenti recenti hanno mostrato che il neutrino ha una massa, seppur molto piccola: da 100'000 a 1'000'000 di volte inferiore a quella dell’elettrone (la massa dell’elettrone è circa uguale a 9.11 x 10^-31 kg). Queste particelle non hanno carica elettrica (da qui deriva il loro nome, coniato da Enrico Fermi, diminutivo di neutrone, un’altra particella neutra  dotata di una massa di gran lunga maggiore) e ve ne sono di tre specie: elettronici, muonici e tau. Ogni specie oscilla, cioè si trasforma da una all’altra.

I neutrini interagiscono, seppur debolmente, solo attraverso la forza di gravità e la forza nucleare debole, ma  gli scienziati negli ultimi trent’anni sono comunque riusciti a catturare con particolari artifici queste strane particelle per studiarne il comportamento. Il premio Nobel per la Fisica del 2002 è stato assegnato a tre scienziati: Riccardo Giacconi, Raymond Davis e Masatoshi Koshiba. Giacconi ha avuto il Nobel per essere stato il primo a scoprire astri che emettono raggi X; Davis e Koshiba sono stati premiati proprio per essere riusciti a catturare dei neutrini provenienti dallo spazio.

Albert Einstein	Il Rilevatore di Neutrini "OPERA" del Gran Sasso

Gli studi di Antonio Ereditato, fisico italiano e professore all’Università di Berna hanno sconvolto la comunità scientifica: i neutrini sarebbero in grado di viaggiare ad una velocità superiore a quella della luce, una scoperta, che se confermata, rivoluzionerebbe molti aspetti della fisica moderna. Il gruppo di ricerca, guidato dal prof. Ereditato ha condotto negli ultimi tre anni vari esperimenti sulla fisica del neutrino. Ed ecco la notizia del Settembre scorso: un fascio di neutrini generato artificialmente è stato proiettato dal CERN di Ginevra verso il rilevatore di particelle OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) del laboratorio sotterraneo del Gran Sasso su una distanza complessiva di circa 723 chilometri, ma il tempo impiegato per coprire tale distanza è stato inferiore di 60 nanosecondi rispetto al tempo che avrebbe impiegato la luce viaggiando nel vuoto (299'792,458 km/s). E’ come se il fascio di neutrini arrivato al traguardo, avesse lasciato indietro di una ventina di metri un ipotetico raggio di luce partito nello stesso istante. Potrebbe essere uno sbaglio sostengono in molti, ma la distanza percorsa è stata calcolata grazie a strumenti sofisticatissimi e il tempo impiegato è stato misurato servendosi di orologi atomici sincronizzati tra Ginevra e il Gran Sasso. La velocità dei neutrini fu già ricavata nel 1987 dall’esplosione di una supernova e si ottenne un valore molto vicino a quello della velocità della luce; nel 2007 un altro esperimento ottenne un valore della velocità simile a quello attualmente in questione, ma la misurazione venne considerata inaffidabile dal punto di vista statistico.  

Alcune apparecchiature del laboratorio del Gran Sasso	La struttura sotterranea del laboratorio del Gran Sasso

Se confermata da altri studi ed esperimenti, la scoperta italo-svizzera avrebbe una portata storica:  darebbe forza alle ipotesi (per ora fantascientifiche) di viaggiare indietro nel tempo e violerebbe il “principio di causalità”, secondo il quale la causa di qualsiasi fenomeno avviene sempre prima dell’effetto.

Tale scoperta sarebbe quindi in contrasto con il postulato fondamentale della teoria della relatività di A. Einstein, e cioè che nulla può superare la velocità della luce. Se una persona dall’interno della sua auto, che viaggia a 70 km/h, tira dal finestrino un oggetto con una velocità di 20 Km/h nella stessa direzione in cui l’auto viaggia, un’altra persona che osserva la scena dalla strada vedrà l’oggetto muoversi a 70 + 20 = 90 Km/h. Secondo Einstein ciò è vero solo se le velocità in questione sono molto più piccole della velocità della luce: in questo caso, sommando semplicemente le due velocità si ottiene un’ottima approssimazione del risultato vero. Il problema sorge se le velocità sono molto più alte, poiché la semplice somma non dà più il risultato corretto. Ritorniamo all’esempio dell’auto: immaginiamo un’auto ferma e con i fari accesi. La velocità della luce emessa dai fari sarà circa uguale a 300'000 km/s, cioè 300'000'000 m/s; ora immaginiamo che l’auto viaggi con i fari accesi con una velocità di 100 km/h, equivalente a circa 28 m/s. La velocità della luce emessa dai fari dell’auto in movimento, secondo il senso comune, sarà di 300'000'000 + 28 = 300'000'028 m/s. Ma non è così. La velocità della luce emessa dai fari con l’auto in movimento sarà sempre pari a 300'000'000 m/s. Ciò può sembrare strano, eppure è confermato da leggi matematiche.  Gli uomini hanno a che fare nella vita di ogni giorno con velocità decisamente molto più piccole della velocità della luce e quanto detto sopra sembra non avere alcun senso.

L'acceleratore di particelle del CERN (Ginevra)	Sezione dell'acceleratore di particelle del CERN (Ginevra)

La velocità della luce nel vuoto è considerata dunque una costante e se ciò non dovesse essere più vero emergerebbero gravi contraddizioni che porterebbero necessariamente ad una ricostruzione profonda della fisica moderna. Intanto sono cominciati negli Stati Uniti alcuni esperimenti che dovrebbero confermare o smentire la notizia, mentre il lavoro tra Italia e Svizzera continua, concentrando la propria ricerca soprattutto sulla capacità dei neutrini di oscillare da una specie all’altra, obiettivo primario dell’esperimento.

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