Contattaci

Fisica

L’orologio atomico

Pubblicato

il

Charles H. Townes and J.P. Gordon L’orologio atomico è un tipo di orologio in cui la base del tempo è determinata dalla frequenza di risonanza di un atomo. Il primo orologio atomico fu costruito nel 1949 ed installato all’interno del National Bureau of Standards negli Stati Uniti; successivamente nel 1955 fu creato da Louis Essen un altro modello basato su transizioni di livelli energetici nell’atomo di Cesio presso il National Physical Laboratory in Gran Bretagna. Dal 1972, data dell’introduzione del “tempo atomico”, al 1999 sono stati aggiunti complessivamente al “tempo terrestre” 22 secondi. Gli orologi atomici utilizzano una cavità risonante contenente un gas ionizzato, è usato solitamente il Cesio perché è alla base della definizione del secondo come 9.192.631.770 cicli della radiazione corrispondente alla transizione tra due specifici livelli energetici dello stato fondamentale dell’atomo di questo elemento; infatti l’orologio atomico a volte è anche chiamato “oscillatore al Cesio” e costituisce lo standard primario per le misure di tempo e frequenza. Il cuore di un orologio atomico è costituito anche da un oscillatore/trasmettitore radio sintonizzabile ed un anello di retroazione, che regola la frequenza dell’oscillatore esattamente alla frequenza a cui si ha la risonanza per il particolare tipo atomico contenuto nella cavità; il trasmettitore riempie la cavità con onde stazionarie, quando la frequenza coincide con la frequenza di risonanza del gas, gli elettroni degli atomi assorbono le onde radio e saltano al livello energetico superiore; tornando al livello originario riemettono sotto forma di luce l’energia precedentemente assorbita. Il tempo atomico internazionale (TAI) è una scala temporale accurata e stabile ed è il tempo mantenuto da molti orologi al Cesio dislocati in oltre 70 laboratori nazionali in varie parti del mondo; mentre il tempo coordinato universale (UTC) è la base temporale legale per tutto il mondo e segue il TAI, con uno scarto di un certo numero di secondi, per esempio al 30 giugno 2012, data dell’inserimento dell’ultimo secondo intercalare, il TAI è 35 secondi avanti rispetto all’UTC, tale scarto è inserito su consiglio dell’IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) per fare in modo che come media sugli anni il Sole sia al meridiano di Greenwich entro 0,9 secondi dal 12:00:00 UTC. Nel 2004 è entrato in funzione il FOCS-1, l’orologio più preciso mai sviluppato in Svizzera e si trova in un laboratorio dell’Ufficio Federale di Metrologia e Accreditamento (METAS) di Berna. Il FOCS-1 con gli altri 250 orologi atomici, distribuiti nelle 45 istituzioni simili in tutto il mondo, contribuisce a fornire i dati utilizzati per determinare il tempo universale coordinato (UTC) ed è riferimento per il calcolo di tutti i fusi orari. Mentre un orologio meccanico utilizza l’oscillazione del pendolo per dividere il tempo in intervalli uguali, un orologio atomico usa l’oscillazione che avviene all’interno degli atomi quando vengono fatti transitare in un campo magnetico, la frequenza di queste oscillazioni atomica è sempre costante e per cui così preziosa come standard di misura del tempo. L’ultima generazione, compreso lo svizzero FOCS-1, utilizza dei laser per raffreddare gli atomi portandoli ad una temperatura vicina allo zero assoluto; questo rallenta la “corsa” degli atomi da 200m/sec a 6m/sec e sono questi atomi “rallentati” che transitano nel campo magnetico provocando l’oscillazione. La navigazione satellitare dipende dagli orologi atomici e più sincronizzati sono, più i dati forniti dal sistema risultano essere accurati. Anche i telescopi radiofonici di tutto il mondo possono essere sincronizzati in quanto osservano lo stesso punto nello spazio, creando l’effetto di un singolo telescopio di diametro pari al diametro della terra. Un gruppo di ricercatori, coordinato dal fisico Holger Muller , che lavora presso l’Università della Califonia a Berkeley, ha realizzato il primo orologio atomico basato sulla massa di un atomo. Secondo Muller le rocce possono diventare un orologio per misurare il tempo, inoltre è la dimostrazione del fatto che la materia può essere fatta sia di onde che di particelle, come prevede la meccanica quantistica. Il problema di come affrontare il rallentamento delle lancette dell’orologio grazie alla presenza del campo gravitazionale terrestre era già stato affrontato da Einstein nella sua Teoria della relatività generale. Questo effetto viene chiamato “spostamento verso il rosso gravitazionale”, perché il campo gravitazionale rallenta le oscillazioni delle onde elettromagnetiche. Se consideriamo, per esempio, questo effetto sulla luce visibile, un abbassamento di frequenza corrisponde a uno spostamento verso la porzione rossa dello spettro. Per poter comprendere al meglio questa teoria basta immaginare di sincronizzare due orologi posti l’uno accanto all’altro e successivamente portare uno solo dei due ad una altitudine di 10.000 chilometri. Poiché l’intensità del campo gravitazionale diminuisce con la distanza, l’effetto sarà maggiore sull’orologio rimasto a terra, di conseguenza la frequenza di oscillazione dell’orologio ad altitudine minore risulterà rallentata rispetto alla frequenza di oscillazione dell’orologio a 10.000 chilometri. Come riporta Muller, la differenza tra le oscillazioni degli atomi che si trovano più in alto e quelli che sono più in basso permette di determinare lo spostamento verso il rosso gravitazionale; e le misure effettuate coincidono con quanto previsto dalle equazioni della relatività generale con un errore di circa una parte su 100 milioni, sono cioè diecimila volte più accurate di quelle ottenute con l’esperimento degli orologi atomici. Guglielmo Tino, insegnante di Fisica Atomica nell’Università di Firenze, ammira la bravura e la costanza degli esperimenti condotti da Muller, ma l’idea di collegare la massa ad una frequenza che lui misura è dibattuta dalla comunità scientifica, esperimenti considerati lontani dall’ottenereun orologio più preciso degli orologi atomici in uso oggi.Utilizzare la materia come un orologio sembrava inverosimile, perché le frequenze dell’onda (chiamate frequenze di Compton o di de Broglie) sono troppo veloci per essere misurate: sono 10 miliardi di volte più rapide rispetto alle oscillazioni della luce visibile. Più veloci sono le oscillazioni su cui si basa un orologio – sottolinea Tino – più l’orologio sarà preciso. Un orologio basato sulle oscillazioni della materia sarebbe rivoluzionario, perché sarebbe un miliardo di volte più preciso rispetto agli orologi atomici.
Continua a leggere
Clicca per commentare
0 0 vote
Vota articolo
guest
0 Commenti
Inline Feedbacks
View all comments

Fisica

Forse abbiamo scoperto un nuovo organo nella nostra testa

Sembrerebbe essere il quarto tipo di ghiandole salivari maggiori, posto nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola. Ma serviranno ulteriori studi per poter confermare la scoperta di un nuovo organo

Pubblicato

il

Dopo centinaia di studi sull’anatomia, il corpo umano sembra riservarci ancora tante sorprese. L’ultima, infatti, è la scoperta di un nuovo organo, rimasto finora nascosto all’interno della nostra testa. Ad accorgersene, per caso, sono stati i medici del Netherlands Cancer Institute, mentre stavano sottoponendo alcuni loro pazienti a un innovativo esame diagnostico che permette di visualizzare nel dettaglio i tumori.

Come raccontano i ricercatori sulle pagine della rivista Radiotherapy and Oncology, dall’esame è emerso per caso un misterioso insieme di ghiandole salivari nascoste all’interno della testa dei pazienti, posizionato precisamente nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola.

Le ghiandole salivari, ricordiamo, sono addette alla produzione di saliva, essenziale per il corretto funzionamento del nostro sistema digerente. La maggior parte di questo fluido, come viene spiegato in tutti i manuali di anatomia, viene prodotto da tre principali tipi di ghiandole: la parotide, la sottomandibolare e la sottolinguale. A queste si aggiungono circa mille ghiandole salivari minori, sparse nelle labbra e nella mucosa interna dalla bocca alla faringe, talmente minuscole da essere difficilmente osservate senza un microscopio.

Ma ora, secondo il nuovo studio, potrebbe esserci un organo in più, ovvero un quarto tipo di ghiandole salivari maggiori. “Abbiamo tre grandi ghiandole salivari, ma non lì”, spiega Wouter Vogel, tra gli autori della scoperta. “Per quanto ne sappiamo, le uniche ghiandole salivari o mucose poste nella rinofaringe sono microscopicamente piccole. Quindi, potete immaginare la nostra sorpresa quando le abbiamo trovate”.

 

Esaminando una serie di scansioni di 100 pazienti affetti dal tumore, i ricercatori hanno osservato, tramite l’innovativa tecnica di imaging Psma/Pet/Ct, che tutti presentavano una paio di ghiandole, finora mai documentate, molto simili alle quelle salivari: sono, infatti, collegate a grandi condotti di drenaggio, indizio che porta a pensare a un possibile incanalamento dei fluidi.

Dati, perciò, che suggeriscono come queste ghiandole possano essere la quarta serie di ghiandole salivari, situata dietro il naso e sopra il palato, vicino al centro della nostra testa. “Le chiamiamo ghiandole tubariche, in riferimento alla loro posizione anatomica (sopra il torus tubarius)”, spiega Matthijs Valstar dell’Università di Amsterdam, co-autore dello studio.

Il motivo per cui siano rimaste finora nascoste non è ancora del tutto chiaro, anche se i ricercatori ipotizzano che “la loro posizione è difficilmente accessibile e sono necessarie immagini molto sensibili per rilevarle”. Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche su un campione di partecipanti molto più ampio per poter confermare questi risultati, la scoperta potrebbe aiutare a spiegare il perché i pazienti che si sottopongono alla radioterapia riportano spesso condizioni croniche, come la secchezza delle fauci (xerostomia) e problemi di deglutizione (disfagia).

“Poiché queste misteriose ghiandole non erano note ai medici”, commentano gli autori, “nessuno ha mai cercato di risparmiarle da questi trattamenti”. Ma c’è chi si è dimostrato scettico a etichettare queste nuove ghiandole come un nuovo organo. Per esempio, Alvand Hassankhani, radiologo dell’Università della Pennsylvania, ha riferito al New York Times che esistono oltre mille ghiandole minuscole, “così piccole da essere difficili da trovare. È possibile che i ricercatori olandesi, quindi, abbiano trovato un modo migliore per identificare una serie di ghiandole salivari minori”.

 

Licenza Creative Commons



 
Crediti e Fonti :
Continua a leggere

Fisica

Perché questo è il momento di andare su Marte

Una rassegna delle prossime avventure dirette verso il Pianeta rosso, in un video di Nature

Pubblicato

il

Saranno tre nei prossimi mesi le missioni dirette su Marte. Vedranno coinvolte Stati UnitiCina ed Emirati Arabi, saranno tutte caratterizzate dalla presenza di robot e mosse dalla curiosità di saperne di più sulla potenziale abitabilità pianeta rosso.

Gli Usa stanno per lanciare il loro quinto rover sviluppato ad hoc per Marte, Perseverance, che andrà a caccia di tracce di vita presente o remota tra le polveri e le rocce del pianeta. Gli scienziati cinesi sono invece alla loro prima volta con un rover marziano, mossi forse dal successo della loro ultima missione diretta sulla Luna. Gli Emirati Arabi, dal canto loro, si stanno preparando a sguinzagliare attorno a Marte un orbiter per investigarne l’atmosfera.

In questo video, diffuso da Nature, ecco le tre missioni in rassegna, e perché tutto questo sta succedendo proprio adesso.


Licenza Creative Commons



Crediti e Fonti :
Continua a leggere

Fisica

Una corsa allo spazio per superare i conflitti mediorientali

Il prossimo 14 luglio, gli Emirati Arabi Uniti si preparano a lanciare la missione al-Amal per l’osservazione di Marte: è una testimonianza significativa delle aspirazioni scientifiche ed economiche del paese e della possibilità di uno sviluppo di tutta l’area mediorientale svincolato dal petrolio e dalle armi

Pubblicato

il

La sonda al-Amal (© Government of Dubai Media Office)

Tra i molti sviluppi inaspettati del 2020, potrebbe essere rassicurante notare che il nostro universo talvolta funziona con un certo grado di prevedibilità. Molti eventi astronomici possono essere previsti con certezza matematica. All’incirca ogni due anni, la Terra e Marte, percorrendo le rispettive orbite intorno al Sole, raggiungono la distanza minima tra loro. Questa vicinanza orbitale offre una finestra per l’invio di veicoli spaziali sul nostro vicino.

Quest’estate ci offre una di queste opportunità per l’esplorazione marziana: per il 2020 sono in programma quattro missioni sul Pianeta Rosso. Rosalind Franklin, una missione congiunta europea e russa basata su rover, è stata rinviata al 2022 a causa delle interruzioni per la pandemia di COVID-19. La missione al-Amal (speranza, in italiano) degli Emirati Arabi Uniti è prevista per il 14 luglio 2020. È la prima impresa di questo genere in Medio Oriente e promuove le ambizioni di Emirati.

Il nome della sonda degli Emirati riflette le grandi aspirazioni scientifiche ed economiche del paese come potenza spaziale emergente. L’orbiter senza equipaggio osserverà l’atmosfera marziana, compresi eventi atmosferici come le tempeste di polvere, che caratterizzano in modo rilevante il clima dell’Arabia. Più in generale, la missione marziana degli Emirati mira a far progredire le capacità tecnologiche del Paese e a spingere i giovani degli Emirati a intraprendere carriere scientifiche e ingegneristiche.

In questo senso, l’impresa fa anche parte di una strategia a lungo termine perseguita dalle nazioni del Golfo per svincolarsi dal petrolio e dal gas e costruire un’economia basata sulla conoscenza.

Tali ambizioni tecnologiche sono inseparabili da quelle politiche. La spinta a creare un’economia della conoscenza non consiste solo nel diversificare le fonti di reddito dello stato. Ampliando le opportunità di occupazione, gli Emirati Arabi Uniti sperano di creare posti di lavoro per i giovani, le cui frustrazioni potrebbero altrimenti causare instabilità. Inoltre, i grandi progetti scientifici sono una dimostrazione simbolica di leadership e di soft power. Un paese capace di progetti spaziali complessi è un paese proiettato al futuro.
La sonda dovrebbe raggiungere Marte nel 2021. Questo coinciderà con il cinquantesimo anniversario della formazione degli Emirati Arabi Uniti.

Se la missione marziana al-Amal riguarda tanto il potere quanto la scienza, potrebbe esacerbare le rivalità esistenti in Medio Oriente? Una corsa allo spazio potrebbe portare le corse agli armamenti regionali a un nuovo livello? I canali satellitari come Al Jazeera del Qatar sono già stati coinvolti in aspre dispute e i lanciatori iraniani hanno sollevato preoccupazioni sul potenziale militare del paese. Altri veicoli spaziali, come razzi, missili e droni, potrebbero alimentare una miscela esplosiva?

La sonda degli Emirati non trasporta armi. Tuttavia, non è troppo eccessivo chiedersi se i paesi del Medio Oriente potrebbero seguire gli Stati Uniti nell’aggiungere forze spaziali alle loro agenzie governative. I sistemi dual use, come i razzi della corsa allo spazio della Guerra Fredda tra Stati Uniti e Unione Sovietica, possono servire a scopi sia pacifici sia bellici. Ugualmente, i satelliti per l’osservazione della Terra possono essere usati sia per il monitoraggio ambientale sia per lo spionaggio.

I conflitti futuri non farebbero che riprodurre le dinamiche già esistenti in Medio Oriente. Tuttavia, si spera che la missione marziana degli Emirati Arabi Uniti si discosti da questo cammino e contribuisca alla pace. Proprio come la maggior parte dei grandi progetti scientifici, essa dipende dallo scambio e dalla collaborazione internazionale.

Le istituzioni americane, come l’Università del Colorado a Boulder, sono state partner essenziali del Centro spaziale Mohammed Bin Rashid di Dubai nella costruzione della sonda. La Mitsubishi Heavy Industries si occuperà del lancio da un sito in Giappone. Non è molto diverso da quanto fatto dagli Stati Uniti, che si sono affidati ai razzi russi per il volo spaziale umano tra la fine del programma Space Shuttle nel 2011 e il volo SpaceX Demo-2 verso la Stazione Spaziale Internazionale di quest’anno. La cooperazione scientifica potrebbe non risolvere i conflitti, ma come minimo l’interdipendenza tecnologica potrebbe evitare che diventino troppo distruttivi.

I governi del Medio Oriente dovrebbero estendere ai loro vicini le collaborazioni esistenti in campo spaziale con paesi lontani dell’Asia o del Nord America. La regione ha molte altre risorse oltre al petrolio e al denaro. Nonostante le sanzioni, l’Iran ha accumulato un’esperienza impressionante in materia di veicoli di lancio. Il Qatar sa come gestire canali satellitari di grande successo. Israele ha alcune delle principali università e società tecnologiche del Medio Oriente. Anche lo Yemen, per quanto devastato dalla guerra, potrebbe contribuire con le sue montagne, fornendo siti di osservazione. Tutti i Paesi hanno popolazioni ricche di molto fantasiose e creative che vorrebbero trascendere i conflitti sul territorio o sulla religione. Una visione della Terra dallo spazio fa scomparire all’istante i confini nazionali e le mappe delle opposte fazioni.

Lo scambio, la cooperazione e la comprensione reciproca in campo spaziale non devono necessariamente partire da zero. Esistono già diversi forum che dovrebbero essere ulteriormente valorizzati. Da molti decenni l’Unione Astronomica Internazionale e la Federazione Astronautica Internazionale organizzano incontri. A livello regionale, l’Unione Araba per l’astronomia e le scienze spaziali e la Società Astronomica Araba fanno lo stesso. L’ingegnere iraniano-americano e astronauta Anousheh Ansari, simbolo vivente del superamento delle divisioni, ha sostenuto organizzazioni come Astronomi senza frontiere. Dovremmo seguire il suo esempio.

L’autore
Jörg Matthias Determann è professore associato di storia alla Virginia Commonwealth University, in Qatar. È anche redattore associato della Review of Middle East Studies. I suoi interessi si concentrano sulla storia della scienza e delle ricerche e sulla storia del mondo musulmano. Ha pubblicato tre libri: Historiography in Saudi Arabia: Globalization and the State in the Middle EastResearching Biology and Evolution in the Gulf States: Networks of Science in the Middle East, e Space Science and the Arab World: Astronauts, Observatories and Nationalism in the Middle East. Attualmente sta completando un quarto libro dal titolo Islam, Science Fiction and Extraterrestrial Life: The Culture of Astrobiology in the Muslim World. È possibile seguirlo su Twitter @JMDetermann.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature Middle East” il 30 giugno 2020.)


Licenza Creative Commons



Crediti e Fonti :
Continua a leggere

Sezioni

SCIENZA

chi siamo

Dicono di noi

positive review  Già il fatto che vengano trattati argomenti che normalmente nel nostro belpaese sono praticamente fuorilegge merita 5 stelle e più. Il metodo scientifico con cui tali argomenti vengono trattati può essere a volte discutibile. Bambini di Satana mi piace molto.

Daniele Ponzetti Avatar Daniele Ponzetti
11 August 2019

Iscriviti alla Newsletter

Nasa Tv

ISS

Archive Calendar

Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

 

 

 

 

Condividi anche su

I più letti

Bambini di Satana: associazione razionalista di insegnamento senza scopo di lucro. © Copyright 2020 website designed by Marco Dimitri

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x