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Fisica

Che cos’è la meccanica quantistica

La meccanica quantistica, o teoria dei quanti, è una teoria che i suoi stessi creatori non capivano pienamente, ma che si è rivelata l’unica capace di spiegare il comportamento della materia nel mondo microscopico.

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Nel cuore della materia c’è un mondo immenso, composto da miliardi e miliardi di particelle, che sfugge ai nostri sensi e alla nostra intuizione. Un mondo in cui non valgono le leggi fisiche usuali, ma quelle più complicate e “misteriose” della meccanica quantistica, una teoria così paradossale da stupire gli stessi scienziati che l’hanno inventata. «Nessuno la comprende davvero» ha detto nel 1965 Richard Feynman, uno dei fisici più brillanti della sua generazione.

AFFASCINANTE. Eppure questa teoria funziona, perché descrive il mondo degli atomi e delle molecole con precisione impeccabile. E ha moltissime applicazioni, dai laser alla risonanza magnetica. Anzi, si sospetta che siano alcuni fenomeni ad essa collegati, come l’effetto tunnel, a rendere possibile la fotosintesi e quindi la vita.

Non solo, la meccanica quantistica, per le sue caratteristiche quasi “magiche”, da sempre affascina filosofi e scienziati. E oggi sta entrando nella nostra cultura “quotidiana”, ispirando anche libri, film e opere d’arte. Ma che cos’è davvero questa teoria? E perché è così importante? Andiamo con ordine.

PARTICELLE MIRACOLO. Onde che si comportano come particelle, particelle che oltrepassano le barriere come fantasmi o che comunicano tra loro in modo “telepatico”… È questo lo strano mondo che gli scienziati si sono trovati di fronte quando hanno scoperto la meccanica quantistica.

Una delle caratteristiche principali di questa teoria è la quantizzazione. Cioè il fatto che, nel mondo microscopico, le quantità fisiche come l’energia non possono essere scambiate in modo “continuo”, come un flusso d’acqua del rubinetto che si può dosare a piacere, ma attraverso “pacchetti” detti “quanti”… come acqua contenuta in bicchieri o bottiglie dal volume prefissato. In virtù di questa proprietà, la luce è composta da corpuscoli di energia detti “fotoni”; e anche gli atomi possono assorbire questa energia soltanto a pacchetti: un atomo, per esempio, può assorbire o emettere 1 o 2 o 3 o più fotoni, ma non 2,7 fotoni o mezzo fotone.

È quello che avviene nell’effetto fotoelettrico, in base al quale un metallo colpito dal giusto tipo di luce produce elettricità: questo fenomeno, scoperto alla fine dell’800 e spiegato nel 1905 da Einstein, è alla base del funzionamento dei moderni pannelli fotovoltaici.

ONDA O PARTICELLA? La seconda “stranezza” della meccanica quantistica è il fatto che – come Giano Bifronte – tutte le particelle hanno una doppia natura: «In alcuni esperimenti si comportano come corpuscoli, in altri come onde» spiega Giancarlo Ghirardi, professore emerito di fisica all’Università di Trieste. «Un esperimento che mostra la natura ondulatoria degli elettroni è quello della doppia fenditura: si pone uno schermo sensibile di fronte a una doppia fenditura e si osserva che gli elettroni impressionano la lastra formando frange di interferenza, proprio come fa la luce (vedi disegno qui sotto). Altri esperimenti dimostrano invece che gli elettroni sono particelle».

fisica quantistica

Onda o particella? La luce passa da una fenditura, poi ne incontra altre due. Le onde interferiscono tra loro, creando chiazze alternate di luce e buio; se fossero particelle, ci sarebbe luce solo in A e in B. Con un fascio di elettroni accade la stessa identica cosa. Eppure, con altri esperimenti, si dimostra che gli elettroni sono particelle. Ecco perché si parla di “dualismo onda-particella”.

IMPREVEDIBILE. La fisica classica è “prevedibile”: permette di calcolare con precisione la traiettoria di un proiettile o di un pianeta. Nella meccanica quantistica, invece, quanto più precisamente si conosce la posizione di una particella, tanto più incerta diventa la sua velocità (e viceversa).

Lo dice il principio di indeterminazione, formulato nel 1927 dal fisico tedesco Werner Heisenberg. Quindi, se vogliamo descrivere il comportamento di un elettrone in un atomo, possiamo solo affermare che è localizzato in una nube intorno al nucleo, e la meccanica quantistica ci indica la probabilità che, effettuando una misura, l’elettrone si trovi in un certo punto. Prima della misura, lo stato dell’elettrone è descritto dall’insieme di tutti i possibili risultati: si parla quindi di sovrapposizione degli stati quantistici. Nel momento della misura, l’elettrone “collassa” in un singolo stato. Questo principio ha un risvolto concettuale importante: in un certo senso, con i loro strumenti di misura, gli scienziati intervengono nella creazione della realtà che stanno studiando.

COME FANTASMI. Un altro fenomeno quantistico bizzarro è l’effetto tunnel, cioè il fatto che le particelle possano superare una barriera come un fantasma passa attraverso un muro. «È così che si spiega il decadimento delle sostanze radioattive» dice Ghirardi. «La radiazione emessa da questi materiali, infatti, è costituita da particelle che superano una barriera energetica all’interno dei nuclei».

fisica quantistica

Un esperimento di propagazione della luce a velocità 4,7 volte superiore rispetto a quella nel vuoto (ma senza violare la relatività di Einsein), un fenomeno reso possibile dalla propagazione attraverso una barriera energetica (effetto tunnel).

INTRECCI LUMINOSI. Tutto ciò è già abbastanza strano. Ma il fenomeno più curioso è l’entanglement (“intreccio”). Immaginiamo di prendere due fotoni in una “sovrapposizione di stati” – possiamo pensarli come monete che girano all’infinito, mostrando entrambe le facce (testa o croce) – e di sottoporli all’entanglement, per poi portarli ai lati opposti dell’universo.

Secondo la meccanica quantistica, se effettuiamo una misura su uno dei due, e otteniamo per esempio testa, anche l’altra moneta, istantaneamente, cessa di trovarsi in uno stato indeterminato: se la misuriamo (dopo un secondo o dopo un secolo) siamo sicuri che il risultato sarà testa. Le due particelle sono come in… contatto telepatico. Assurdo? No, entanglement!

COME STAR TREKQuesta caratteristica sorprendente si può usare per realizzare il teletrasporto quantistico (vedi gallery qui sotto). «Supponiamo di voler trasferire da un punto A a un punto B un fotone identificato dal suo stato di polarizzazione» dice Ghirardi. «Per farlo bisogna disporre, oltre al fotone da teletrasportare, di due fotoni entangled, uno in A e l’altro in B. Poi si fa interagire il fotone da teletrasportare con il primo fotone entangled (quello in A) e si comunica all’osservatore in B l’esito dell’operazione, e così facendo gli si indica come deve manipolare il secondo fotone entangled per ottenere una copia identica del fotone di partenza».

In pratica, le informazioni del fotone di partenza sono trasferite in B grazie all’intermediazione dei fotoni intrecciati: in realtà si tratta di un trasferimento di informazioni, più che di un trasferimento di materia come quello di Star Trek.

 

Galleria

 

È per questo che il teletrasporto interessa soprattutto agli scienziati che studiano i computer quantistici del futuro. Computer, cioè, in cui sono elaborati qubit  invece dei “bit” (sequenze di “0” e “1”) dell’informatica tradizionale: il vantaggio è che i qubit consentono di svolgere in breve tempo, “in parallelo”, operazioni che ai computer tradizionali richiederebbero anni. Così, con un numero “n” di qubit, la quantità di strade di calcolo che possono essere intraprese contemporaneamente è pari a 2N, cioè 2x2x2… x2, n volte: con meno di 300 qubit si supererebbe il numero di particelle dell’intero universo. Finora, però, si riescono a manipolare solo pochi qubit, e con grande difficoltà: il “magico” mondo dei computer quantistici è tutto da esplorare.

Più di recente, 2 fisici dell’Università del Queensland (Australia) hanno ideato perfino il teletrasporto “temporale”, applicando l’entanglement al tempo anziché allo spazio, sempre con l’obiettivo di rendere possibili calcoli complessi. Ma, se funzionasse, sarebbe il primo vero esempio di macchina del tempo, sebbene un po’ diversa da come la fantascienza l’ha sempre immaginata.

fisica quantistica
29 persone (una sola donna, Marie Curie), 17 erano o sarebbero diventati premi Nobel, per la fisica o la chimica. Sono i partecipanti alla V Conferenza Solvay, dedicata ufficialmente a elettroni e protoni, ma che in realtà ospitò il primo grande dibattito sulla fisica quantistica, mettendo a confronto i sostenitori dell’interpretazione della meccanica quantistica secondo la scuola di Copenhagen e un nutrito gruppo di scettici che non credeva nella sua natura intrinsecamente probabilistica. I primi avevano come leader indiscusso Bohr e i secondi erano rappresentati da Einstein. I due scienziati si contrapposero a colpi di esperimenti mentali (Gedankenexperimente). Sono entrate nella leggenda le animate discussioni che iniziavano già durante la colazione del mattino, quando Einstein proponeva un esperimento mentale all’attenzione di Bohr, il quale poi passava la giornata a trovare una spiegazione che rientrasse nei canoni della meccanica quantistica.

I QUANTI NELLA FILOSOFIA E NELLA CULTURA. La meccanica quantistica però non è soltanto strana e complicata. Ci costringe anche a rivedere gli schemi mentali ai quali siamo abituati, mettendo alla prova le nostre convinzioni e offrendo nuove risposte alle domande che i filosofi si pongono da millenni. Ecco alcuni esempi.

IL DESTINO È PREVEDIBILE?

Come dimenticare, per esempio, le punizioni di Maradona? Le traiettorie impresse al pallone erano un mirabile incontro di sport e fisica. Tuttavia, se un ipotetico “Pibe de oro” quantistico si trovasse tra i piedi un elettrone, non riuscirebbe a calciarlo con la stessa precisione. Quel “pallone”, infatti, non seguirebbe la logica deterministica di tiro-gol.

Grazie al principio della sovrapposizione di stati, infatti, potrebbe essere in qualunque punto del campo, diffondendosi come una nebbia in più luoghi contemporaneamente. E soltanto dopo essere stato osservato “collasserebbe” finalmente in un punto preciso, magari proprio in rete… il destino, insomma, non è prevedibile.

Tutto il contrario di quello che sostenevano nel V sec. a. C. i greci Leucippo e Democrito, secondo i quali il mondo era composto da atomi che si muovono nel vuoto in modo prevedibile. Anche se poi, un secolo dopo, un altro greco, Epicuro, ipotizzò che tra gli atomi ci fossero urti casuali con conseguenze imprevedibili. La fisica classica, nell’800, sembrava dar ragione ai primi due. La meccanica quantistica, invece, seppure su basi completamente diverse, è più vicina al pensiero di Epicuro.

L’UNIVERSO ESISTE INDIPENDENTEMENTE DA NOI?

Esse est percipi: le cose, per esistere, hanno bisogno di essere percepite. Lo sosteneva nel ’700 il filosofo britannico George Berkeley, secondo cui una palla o un albero non esistono in sé, indipendentemente da noi: quelli che percepiamo sono gli stimoli sensoriali che ci arrivano direttamente da Dio. E il filosofo tedesco Immanuel Kant, sempre nel ’700, aveva ribadito che non si può conoscere il mondo “così come è in sé” (da lui definito noumeno), ma solo “ciò che appare”. Qualcosa di simile, due secoli dopo, dice la meccanica quantistica: per determinare la posizione di una particella, per esempio bisogna illuminarla… e allora la particella, colpita dalla luce, schizza via. Sappiamo dov’è, ma non dove sarà dopo un istante.

Per osservare la realtà, insomma, bisogna “disturbarla”: «Secondo l’interpretazione di Copenhagen » spiega Giulio Giorello, docente di filosofia della scienza all’Università Statale di Milano «gli eventi quantistici dipendono dalla presenza dell’apparato di osservazione che li deve misurare».

Einstein non riusciva a digerire questo aspetto della teo­ria: era infatti convinto che la real­tà fosse ben determinata e indipendente da chi l’osserva. Ma oggi gli esperti sono a favore dell’interpretazione di Copenhagen.

fisica quantistica

 

Niels Bohr e Albert Einstein, due padri della teoria. Fu in una delle loro discussioni sul significato fisico della meccanica quantistica che Einstein pronunciò la nota frase: “Dio non gioca a dadi”. Bohr confutò brillantemente tutte le critiche di Einstein, che però non si convinse mai fino in fondo della natura probabilistica del mondo quantistico. | WIKIMEDIA COMMONS

E SE L’EFFETTO PRECEDESSE LA CAUSA?

Uno dei pilastri della scienza classica è la regola secondo cui, nel mondo in cui viviamo, a ogni causa segue necessariamente un effetto: se tiro un sasso verso una finestra la rompo, se tocco il fuoco mi brucio. Nel ’700, il filosofo scozzese David Hume mise in discussione questo principio: anche se tutti i giorni due avvenimenti si susseguono, non dobbiamo considerare questo legame una conseguenza logica, perché potrebbe trattarsi di una nostra associazione di idee determinata dall’abitudine.

La scienza tradizionale non ha mai messo in dubbio il principio di causa ed effetto. La meccanica quantistica sembrerebbe violarlo, ma non è così: la teoria permette di calcolare con certezza alcuni aspetti dell’evoluzione delle particelle, ma non tutto (per il resto bisogna accontentarsi di calcolare la probabilità che un certo fenomeno accada). Ma in nessun caso la teoria ammette situazioni in cui, per esempio, l’effetto preceda la causa o ne sia scollegato.

LA NOSTRA ESSENZA SI ESTENDE A TUTTO L’UNIVERSO?

Quando navighiamo in Internet, lo spazio sembra essere risucchiato da un click del mouse, all’interno di collegamenti ipertestuali fra sistemi che distano migliaia di km l’uno dall’altro. Nel mondo subatomico, in certe condizioni, può succedere la stessa cosa: ci sono particelle “gemelle”, legate tra loro dalla proprietà dell’entanglement, che pur trovandosi in punti opposti dell’universo riuscirebbero a comunicare istantaneamente fra loro, agendo come un tutt’uno.

Questo fenomeno, ormai dimostrato, demolisce uno dei pilastri della fisica tradizionale: il principio di località . Tanto da far sorgere un dubbio: viviamo forse in un tutto indivisibile, dinamico, le cui parti sono interconnesse come sosteneva nel ’600 il filosofo olandese Baruch Spinoza?

Secondo la sua visione “panteistica”, esiste una sostanza unica e infinita, un ordine geometrico in cui Dio e natura coincidono (Deus sive natura, “Dio, ovvero la natura”) come causa interna al tutto.

LA NATURA RIFIUTA IL VUOTO?

Natura abhorret a vacuo (“la natura rifiuta il vuoto”): la frase risale al Medioevo, ma il concetto è antico: già nel IV sec. a. C. Il greco Aristotele e i suoi discepoli negavano l’esistenza di “un luogo in cui non c’è nulla”, dove “non è possibile che neppure un solo oggetto si muova”.

Il tabù, in Occidente, è rimasto per millenni, assimilato persino dalla Chiesa, che non tollerava l’esistenza di un luogo senza Dio. Poi la fisica classica aveva dimostrato che il vuoto si poteva creare, per esempio eliminando l’aria da un contenitore. Sembrava possibile anche creare il “vuoto perfetto”, cioè una regione di spazio del tutto priva di atomi e di luce.

Ma la meccanica quantistica ha stabilito che questo non è possibile: anche il “vuoto perfetto” conterrebbe infinite fluttuazioni energetiche in grado di generare particelle virtuali che nascono dal nulla e spariscono continuamente in tempi brevissimi. Aristotele, insomma, in un certo senso aveva ragione.

LA REALTÀ È MATERIA O INFORMAZIONE?

Oggi assistiamo al trionfo dell’informatica: testi, immagini, suoni e filmati viaggiano in Internet da una parte del mondo all’altra sotto forma di sequenze di 0 e 1: i bit. Questi mattoncini digitali, parte essenziale della nostra vita, ci portano a una riflessione: la realtà è formata da materia o da bit? Forse, come racconta il film di fantascienza Matrix, viviamo in un grande cervello elettronico che simula il mondo. Con la differenza che i bit della meccanica quantistica sono diversi da quelli “classici”: si chiamano qubit e consentono combinazioni (e operazioni logiche) di una complessità senza paragoni nel mondo dell’informatica tradizionale

ESISTE UNA TEORIA CAPACE DI SPIEGARE OGNI COSA?

I fisici cercano una Teoria del tutto, in grado di unificare ogni cosa: uomo e stelle, piccolo e grande… ce la faranno? Non è detto, ma l’ambizione è antica. A suo modo, ci aveva già provato nel VI sec. a. C. il filosofo greco Pitagora, affidando ai numeri, costituenti ultimi della natura, il compito di tenere unito l’universo.

Oggi, invece, si punta soprattutto a un’evoluzione della Teoria delle stringhe detta “Teoria M”. Più che un’unica teoria, al momento è un sistema di 5 teorie distinte che si applicano in contesti diversi.

Potremmo paragonarla a una grande mappa del mondo: per rappresentare fedelmente l’intera superficie terrestre occorrono tante piccole carte geografiche che, sovrapponendosi parzialmente tra loro, mostrano aspetti diversi dello stesso paesaggio.





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Focus

Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

Fisica

Le acque radioattive di Fukushima

Il rilascio delle acque di bonifica radioattive in alto mare è la soluzione più sicura. Non modificherebbe di fatto i livelli naturali di radioattività e non porterebbe a un accumulo di quantità significative di elementi radioattivi nei pesci. I pescatori giapponesi temono però la diffidenza dei consumatori

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Cisterne di stoccaggio delle acque radioattive a Fukushima (Gill Tudor/IAEA)

“Molto rumore per nulla.” Così il fisico Marco Casolino, ricercatore all’INFN all’Università di Roma Tor Vergata che da anni collabora con l’istituto RIKEN in Giappone, commenta il vespaio sollevato dal ministro per l’ambiente giapponese, Yoshiaki Harada, quando ha dichiarato che l’acqua radioattiva stoccata a Fukushima sarà dispersa in mare. Un clamore immotivato per due motivi.
Innanzitutto il ministro non annunciava una decisione presa, o un piano di smaltimento proposto, ma esprimeva solo una sua opinione. “Ha detto che sta finendo lo spazio per stoccare l’acqua e prima o poi bisognerà smaltirla in mare, cosa che si dice già dal 2013. In realtà però non è stata ancora presa alcuna decisione ufficiale, appunto per paura delle reazioni”, spiega a Le Scienze Casolino, che studia fra l’altro particelle ad alta energia e protezione dalla radiazione spaziale.

Casolino era in Giappone nel 2011 quando il terremoto e il conseguente tsunami hanno distrutto la centrale di Fukushima e ha partecipato alle indagini sulle fuoriuscite radioattive, realizzando anche uno strumento per misurare le radiazioni nel cibo grazie a fondi della Japan Science Foundation. “Inoltre, anche se quell’acqua finirà davvero in mare, la contaminazione sarà irrilevante”, aggiunge.

Ispezione sullo stato dei lavori di bonifica a Fukushima da parte di tecnici della IAEA e della TEPCO (NRA)


L’oggetto del contendere sono oltre un milione di tonnellate di acqua contaminata da trizio (un isotopo radioattivo dell’idrogeno), raccolta in serbatoi vicino alla centrale di Fukushima Daiichi. Per tenere raffreddati i resti dei reattori, in attesa dello smantellamento, bisogna farvi circolare un flusso continuo di acqua, che viene recuperata, purificata da gran parte dei radionuclidi, e riutilizzata. Ma all’acqua pompata si aggiunge quella che si infiltra dal sottosuolo. Una serie di interventi, con barriere sotterranee e sistemi di pompaggio e drenaggio, hanno molto ridotto queste infiltrazioni ma non le hanno eliminate. C’è quindi un surplus di acqua che ogni giorno va eliminato dal circolo e stoccato.

Quest’acqua conserva una certa radioattività perché i sistemi di purificazione eliminano gli isotopi più pericolosi come il cesio-137, ma non il trizio, un isotopo radioattivo dell’idrogeno che entra a far parte dell’acqua stessa e sarebbe molto oneroso da separare.

Stoccare o smaltire
Così, finora si sono accumulate oltre un milione di tonnellate di acqua radioattiva, stoccate in un migliaio di cisterne sul posto, e ogni giorno se ne aggiunge di nuova. Ma lo spazio sta finendo. L’esaurimento, già previsto per il 2020, è stato ritardato al 2022 grazie alla costruzione di nuove cisterne, ma non si può continuare così, se non altro perché in zona i siti stabili, elevati e pianeggianti, che offrono la maggiore sicurezza, stanno finendo.

“E in ogni caso lasciare l’acqua lì non è una buona idea, perché se arrivano nuovi terremoti, cicloni o alluvioni si può disperdere”, spiega Casolino. “È già successo col terreno radioattivo rimosso dalla superficie per decontaminare l’area. L’hanno accatastato in giganteschi sacchi di iuta, ma qualche anno fa è arrivato un tifone che ne ha trascinato via una parte, disperdendolo di nuovo nell’ambiente.”

Perciò, anni fa una task force del Ministero dell’economia giapponese ha esaminato a fondo cinque opzioni per liberarsi dell’acqua: farla evaporare, rilasciare l’idrogeno in atmosfera in forma gassosa, iniettarla negli strati profondi del sottosuolo, conservarla in depositi sotterranei, o diluirla e scaricarla nell’oceano. Nel 2016 quel gruppo di studio ha concluso che per sicurezza, costi e tempi, quest’ultima era la scelta migliore. Un’idea condivisa dall’Agenzia internazionale per l’energia atomica (IAEA), dalla Nuclear Regulation Agency del Ministero dell’ambiente giapponese, e dalla TEPCO (Tokyo Electric Power Company), l’operatore che gestiva l’impianto e ora ne cura lo smantellamento.

Campionamento delle acque di fronte alle coste di Fukushima (Petr Pavlicek/IAEA)


Già due anni fa, peraltro, il direttore della TEPCO, Takashi Kawamura, aveva presentato il riversamento in mare come una decisione già presa, suscitando in patria un allarme analogo a quello dei giorni scorsi e facendo poi una rapida marcia indietro.

Il trizio
I rischi concreti, come si diceva, sono in realtà irrisori. Anche se manca ancora un piano concreto su come procedere allo smaltimento, l’idea è diluire l’acqua per ridurre la radioattività entro standard di sicurezza accettabili – si parla dell’ordine dei 60.000 becquerel (Bq) per litro (un Bq è una disintegrazione di un nucleo al secondo) – e poi riversarla via via nell’oceano, al largo, in tempi che vanno da 5 a una quindicina d’anni.

Sia la quantità complessiva di trizio da smaltire sia le dosi giornaliere previste non superano quelle rilasciate da altri impianti nel loro normale funzionamento. Per esempio, in Francia l’impianto di lavorazione del combustibile esausto di La Hague rilascia ogni anno nella Manica 12.000 miliardi di Bq, circa dieci volte la radioattività di tutto il trizio stoccato a Fukushima. Le massime concentrazioni di trizio rilevate nella zona di La Hague sono state di 7 Bq al litro, e al largo di Fukushima i livelli previsti sono ancora inferiori, con stime intorno a 1 Bq al litro e picchi massimi di pochi Bq al litro.

Questi valori si scostano poco dalla radioattività da trizio già presente nel mare per effetto del fondo naturale e delle varie emissioni umane, e non superano quella di molti corsi d’acqua dolce. “Senza contare tutti gli altri radionuclidi”, aggiunge Casolino.

“Già nel 2013 avevamo calcolato che il cesio-137 e lo stronzio-90 dispersi dall’incidente di Fukushima, pur inquinando molto il mare negli immediati dintorni della centrale, avevano prodotto un aumento del tutto trascurabile della radioattività non appena ci si allontanava un po’. Nei primi 100 chilometri di mare davanti alla costa nord-orientale del Giappone le perdite hanno aggiunto meno di una parte su 100.000 alla radioattività già presente in natura con isotopi come il carbonio-14 e il potassio-40. Su tutto il Pacifico era meno di una parte su 100 milioni.”

La radioattività ora in gioco non solo è molto inferiore, ma riguarda il trizio, che è molto meno pericoloso: all’esterno del corpo è innocuo perché le particelle beta che emette non superano lo strato morto della pelle; quello che beviamo, a differenza di altri radionuclidi, non si concentra nei tessuti ma per lo più viene eliminato con l’acqua. Perciò, anche se la sua radioattività per dimezzarsi (emivita) impiega 12,3 anni, la sua emivita biologica nel corpo è di 10 giorni, come per tutta l’acqua. Infatti la sua tossicità resta incerta e i limiti ammessi nell’acqua potabile sono molto variabili: il più stringente è quello dell’Unione Europea, a 100 Bq al litro, mentre l’Organizzazione mondiale della Sanità consiglia una soglia 100 volte più alta, di 10.000 Bq al litro, e l’Australia ammette oltre 76.000 Bq al litro.

Quanto a livelli di trizio, quindi, l’acqua marina “contaminata” dallo svuotamento delle cisterne di Fukushima sarebbe addirittura potabile anche in Europa.

La vera preoccupazione dei pescatori
Il vero problema non è dunque sanitario o ambientale ma sociale: l’opposizione allo scarico dell’acqua viene soprattutto dalle cooperative di pescatori locali, che si stanno riprendendo con immensa fatica dai danni dello tsunami e dell’iniziale contaminazione del pesce, e sono terrorizzati dall’idea di vedere di nuovo svanire la fiducia riconquistata.

Preparazione di campioni di pesce per il controllo della presenza di elementi radioattivi (IAEA)


Per il trizio, viste le scarse prove di tossicità, non sono stabiliti limiti nel cibo. Dato che non si concentra nell’organismo, un livello di 1 Bq al litro nell’acqua corrisponderà a circa 1 Bq al chilogrammo nel pesce (a La Hague vicino agli scarichi si sono rilevati valori fino a 20 volte maggiori).

Una parte di questo trizio può essere un po’ più pericoloso di quello nell’acqua perché si fissa nelle molecole biologiche, e può essere incorporato nei tessuti e restarvi anche per anni. Quanto trizio sia metabolizzato così, e quanto più rischioso sia in questa forma, è dibattuto, ma i calcoli eseguiti sotto le ipotesi più varie mostrano che – per quanto pesce si possa mangiare – l’esposizione equivalente resta comunque largamente al di sotto anche degli standard di sicurezza dell’acqua europei. In linea di principio, quindi, non c’è ragione di temere per la commestibilità del pesce.

“Il problema però è un altro”, rimarca Casolino. Riassumendo liberamente quanto ha detto in un’intervista uno dei leader dei pescatori: se gli scienziati ci assicurano che il pesce non sarà contaminato, noi ci crediamo; ma non crediamo che riuscirete a convincerne i consumatori.

Dopo le dichiarazioni del ministro, il governo si è affrettato a precisare che nulla è ancora stabilito, e prima di qualsiasi decisione attende un ulteriore rapporto da un comitato di esperti. Ma come Harada ha lasciato trasparire, l’idea prevalente è che la scelta sarà lo smaltimento in mare.





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Fisica

I misteri dell’energia oscura, visti dalla Nasa

Cos’è l’energia che compone il 70% del totale del cosmo? Com’è possibile guardarci dentro? Ce lo spiega – o prova a farlo – l’Agenzia spaziale americana con un cartoon

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Costituisce quasi il 70 per cento dell’energia dell’intero cosmo, e ciononostante resta la più grande fonte di curiosità e mistero degli astronomi: dell’energia oscura, di fatto, sappiamo davvero pochissimo.

Eppure, ci fa sapere la Nasa, c’è una missione all’orizzonte per provare a capirci di più: si chiama Wfirst, da Wide Field Infrared Survey Telescope, un osservatorio spaziale tra i più grandi mai progettati finora, che – se tutto andrà come previsto – porterà parecchia luce nel buio in cui brancolano oggi le nostre conoscenze.

Con questo cartoon, l’Agenzia americana ci porta faccia a faccia con tutti gli interrogativi sull’energia oscura – e nel cuore del nuovo progetto, ovviamente.





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Fisica

Per salvare il clima, agli scienziati non resta che la disobbedienza civile?

Due ricercatori britannici hanno lanciato un appello ai colleghi: parlare di riscaldamento globale e di perdita di biodiversità non basta più, dobbiamo ribellarci e agire in prima persona

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Una protesta di Extinction Rebellion a Londra (foto: TOLGA AKMEN/AFP/Getty Images)

Migliaia e migliaia di pubblicazioni scientifiche, conferenze internazionali e interviste alla stampa non hanno frenato l’aumento delle temperature né il degrado degli ecosistemi. I governi sono sordi agli allarmi degli scienziati. E se alle parole non seguono i fatti, allora bisogna smettere di parlare e cominciare ad agire. Sì, contro la crisi ambientale, gli scienziati devono mobilitarsi in prima persona. Se necessario, anche abbracciando la disobbedienza civile.

Suona come una chiamata alle armi l’appello pubblicato sulla rivista Nature Ecology and Evolution dai ricercatori britannici Claire Wordley, ecologa dell’università di Cambridge, e Charlie Gardner, esperto di conservazione dell’università del Kent. Entrambi convinti che, quando il gioco si fa duro, gli scienziati devono cominciare a giocare.

Allarmi inascoltati

I fatti, del resto, sono ormai chiari: al ritmo attuale di emissioni di gas serra, la temperatura media globale sfonderà la soglia di 2°C e potrebbe addirittura schizzare a 5°C in più entro fine secolo, spingendo verso l’estinzione un milione di specie animali e vegetali. Rischiamo di perdere la banchisa, le foreste pluviali e le barriere coralline, subendo ondate di calore, siccità e tempeste che renderanno inabitabile gran parte della Terra, con sofferenze indicibili per l’umanità.

Non si può dire che gli scienziati non si siano impegnati per comunicare la gravità della crisi. E non solo pubblicando le loro ricerche sulle riviste specialistiche, ma anche cercando un dialogo con la classe politica e l’opinione pubblica. Nel 2017 hanno persino lanciato un allarme rivolto all’umanità sottoscritto da oltre 15mila ricercatori di 184 nazioni.

E non è stato tutto inutile: le conoscenze sulla crisi ambientale sono più certe e diffuse che mai. Eppure il 2018 è stato l’anno in cui abbiamo emesso più gas serra, mentre la scomparsa delle specie continua al ritmo di un’estinzione di massa. Il problema è che la conoscenza non basta a invertire la rotta se non si trasforma in azione individuale e collettiva. Per Wordley e Gardner è giunto il tempo di provare con un altro approccio: la disobbedienza civile non-violenta.

Disobbedienza civile

Infrangere pubblicamente una norma di legge per ottenere un cambiamento politico: la disobbedienza civile è una forma di lotta politica con una lunga tradizione. Nell’appello si scomodano Rosa Parks, Emmeline Pankhurst, Martin Luther King e Mohandas Gandhi, sostenendo che alcuni dei mutamenti sociali e politici più profondi della storia recente si devono alla ribellione di una minoranza molto determinata. Ma la disobbedienza civile ha radici ben salde anche nell’ecologismo politico.

Dal canto loro, i due ricercatori britannici hanno aderito a Extinction Rebellion, che lo scorso aprile ha messo in subbuglio il centro di Londra con blocchi stradali che si sono prolungati per undici giorni e sono terminati con l’arresto di oltre 1.100 attivisti. Nello stesso mese, oltre 12mila scienziati hanno firmato una lettera a favore dello sciopero globale della scuola per il clima, pubblicata dalla rivista Science, in cui si lodava la mobilitazione di Fridays for Future come “giustificata e supportata dalla migliore scienza disponibile”.

Scienziati ribelli

A dirla tutta, qualche precedente illustre non manca. L’astrofisico James Hansen, che per primo denunciò al congresso americano i rischi del riscaldamento globale, si è già fatto arrestare diverse volte nel corso delle proteste contro l’industria dei combustibili fossili. E nel 2013 ha lasciato la Nasa per dedicarsi a tempo pieno all’attivismo.

Il 22 aprile 2017, inoltre, in coincidenza con la giornata mondiale della Terra, c’era stata la Marcia per la scienza, a cui avevano aderito scienziati e ricercatori di tutto il mondo. In quell’occasione – in piena ondata di post-verità trumpiana – rivendicarono la realtà fattuale dei cambiamenti climatici, ma tutto sembrò esaurirsi in una difesa delle verità scientifiche e in una richiesta di maggiori finanziamenti alla ricerca.

Già allora, peraltro, la comunità scientifica si interrogò sul proprio ruolo, dividendosi sul timore che la politicizzazione dei ricercatori avrebbe potuto compromettere la (presunta) neutralità della scienza. È un nodo affrontato anche da Wordley e Gardner che, tuttavia, studi alla mano, affermano che prendere posizione non pregiudica affatto la credibilità degli scienziati (come del resto non accadde neppure dopo la Marcia per la scienza del 2017).

Dalla divulgazione all’attivismo

Certo, nessuno pretende che i ricercatori abbandonino i laboratori per farsi prendere a manganellate dalla polizia. E ovviamente, nel mondo reale neppure gli scienziati marciano tutti nella stessa direzione: come ricorda Jennifer Haigh nelle pagine di L’America sottosopra, sono pur sempre i geologi a suggerire alle compagnie petrolifere dove scavare.

Ma al netto di tutto questo, Wordley  e Gardner sollevano una questione importante quando si chiedono se ancora oggi il compito degli scienziati (come spesso si assume in modo implicito) debba limitarsi a fornire informazioni fattuali affinché la politica possa prendere le decisioni in base alle migliori conoscenze disponibili. Un modello che di fronte all’emergenza ambientale – sostengono i due autori – dimostra di non funzionare, ammesso che abbia mai funzionato.

E allora non resta che rivedere il ruolo degli scienziati: non più soltanto produttori di conoscenze, e neppure semplici divulgatori o advisor per i decisori politici, bensì attori delle politiche pubbliche e persino attivisti della causa ambientale. In altre parole, così come nel recente passato tra i doveri dei ricercatori si è aggiunta la divulgazione dei risultati della scienza, oggi, di fronte alla drammaticità della crisi ambientale, qualcuno comincia a chiedersi se tra i compiti degli scienziati che studiano il clima o la conservazione degli ecosistemi non vada annoverato anche l’attivismo. Prima che scompaia l’oggetto di studio o che il pianeta su cui proseguire le ricerche diventi inabitabile.





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Crediti :

Wired

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