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Le migliori fotografie degli ultimi 10 anni secondo la rivista Photography Nature's best
(Stefano Cecchini e Roberto Giacomelli)

Raccolta di Vlad K.

Grande eruzione solare del 31 agosto 2012
(Stefano Cecchini e Roberto Giacomelli)

Eruzione Solare

Il 31 agosto 2012 l'Osservatorio Solare a raggi X della NASA (Il Solar Dynamics Observatory (SDO)) ha ottenuto impressionanti immagini di una grande eruzione solare che si muoveva vicino alla superficie del sole alla velocita' di circa 1400 km al secondo, vedi foto accanto (le dimensioni della Terra sulla scala della foto sarebbero di circa 1-2 mm). Vedi anche il filmato su YouTube.
Bologna 9/10/2012

I fiori e la successione di Fibonacci
(Roberto Giacomelli e Giuseppina Maltoni)

The Fibonacci Sequence.
Filmino per illustrare i petali dei fiori
secondo la successione di Fibonacci
[Credit : YouTube]
La successione di Fibonacci è una successione di numeri interi, dove ciascun numero è la somma dei due precedenti. In questa breve nota vediamo come questo concetto matematico puo’ essere usato per l’analisi dei petali dei fiori. Quasi sempre i fiori hanno tre, cinque, otto, tredici, ventuno, trentaquattro, cinquantacinque oppure ottantanove petali. Per esempio i numeri di Fibonacci possono illustrare i petali nei fiori del girasole : le piccole infiorescenze al centro sono disposte lungo due spirali che girano rispettivamente in senso orario e antiorario. I pistilli sulle corolle dei fiori sono messi secondo uno schema preciso formato da spirali il cui numero corrisponde a quelli della serie di Fibonacci. Di solito le spirali orientate in senso orario sono trentaquattro mentre quelle orientate in senso antiorario cinquantacinque (classici numeri di Fibonacci); altre volte sono rispettivamente cinquantacinque e ottantanove, o ottantanove e centoquarantaquattro. Si tratta sempre di numeri consecutivi di Fibonacci. Le foglie sono disposte sui rami in modo tale da non coprirsi l’una con l’altra per permettere a ciascuna di esse di ricevere la luce del sole. Se prendiamo come punto di partenza la prima foglia di un ramo e si contano quante foglie ce ne sono fino a quella perfettamente allineata, troviamo spesso un numero di Fibonacci e anche il numero di giri in senso orario o antiorario per raggiungere tale foglia allineata spesso e’ un numero di Fibonacci.
Bologna 27/7/2012

Un "tornado di uccelli"
(Stefano Cecchini e Roberto Giacomelli)

Fig.1 Un vero e proprio "Tornado di uccelli".
Foto scattata da Nuray Gonulanan.
Lo spettacolare fenomeno, che sembra quasi frutto di un’elaborazione
grafica, incuriosisce e inquieta al tempo stesso.
(Credit : 3Bmeteo e Il sussidiario.net)
Il volo elegante e coordinato di stormi di uccelli migratori è uno degli spettacoli più suggestivi del cielo nei mesi autunnali. Stormi di uccelli e sciami di insetti rappresentano esempi di comportamento collettivo auto-organizzato: non esiste alcun leader che guidi i compagni, ma al contrario il moto di gruppo è determinato unicamente dalle interazioni tra gli individui. Nel caso degli uccelli ogni individuo cerca di “imitare” i vicini, volando nella loro stessa direzione e rimanendo vicino a essi. Questa tendenza locale al mutuo allineamento si propaga poi all'intero sistema e quello che ne risulta è un gruppo globalmente organizzato. Da un punto di vista meccanico, questo fenomeno ricorda ciò che accade in fisica in molti sistemi di particelle interagenti: anche in questo caso l'ordine globale emerge da interazioni che sono locali. L'esempio più simile agli uccelli è forse quello del ferromagnetismo, in cui i momenti magnetici degli spin (cioè del moto rotatorio) di particelle vicine tendono ad allinearsi e a bassa temperatura ne risulta un sistema globalmente magnetizzato. Lo studio di fenomeni collettivi in sistemi interagenti ha una lunga tradizione in fisica statistica e della materia. Alcuni fisici cercano di applicare concetti, metodologie e approcci teorici tratti dalla fisica statistica per cercare di comprendere meglio l'origine microscopica dei fenomeni collettivi nei gruppi animali. Il problema principale è comprendere quali siano le interazioni tra individui e le regole dinamiche seguite dai singoli. Sembra che gli individui seguano regole basate sull’imitazione (come nell’esempio degli uccelli).
Bologna 15/6/2012

In arrivo l'eclissi più rara: Venere transita davanti al Sole
(Stefano Cecchini e Roberto Giacomelli)

Fig.1 Foto del passaggio di venere davanti al Sole.
(credit: Net1News)
Tra il 5 ed il 6 Giugno, ad un solo mese dalla Luna Gigante, arriverà il secondo spettacolare fenomeno celeste dell’anno: il transito di Venere davanti al Sole. Un evento molto raro che si riproporrà solo tra 105 anni, nel 2117. Non facciamoci ingannare dal fatto che l’ultima volta è accaduto nel giugno del 2004, il suo passaggio davanti al Sole segue un ritorno ciclico: si ripresenta due volte d’estate ad un intervallo di otto anni, poi si attendono 105 anni per poter riassistere all’evento, di seguito altre due ricomparse d’inverno a distanza l’una dal’altra di otto anni ed un nuova lunghissima pausa di 121.5 anni; questo sarà dunque l’ultimo transito di Venere davanti al Sole del secolo. Venere e’ il secondo pianeta del sistema solare per vicinanza al Sole ed è il pianeta piu’ vicino a noi. Fù così appellato dagli antichi perché appariva come il piu’ brillante tra i pianeti conosciuti e come l’oggetto piu’ luminoso in cielo, dopo il Sole e la Luna, osservabile ad occhio nudo. Gli diedero dunque il nome di "Venere", la Dea dell’amore e della bellezza degli antichi romani. Il transito di Venere si manifesterà come una piccola eclissi solare e durerà sei o sette ore. Il posto migliore per osservare l’evento saranno le isole della Polinesia. Un evento irripetibile, per tutte le giovani coppie che si troveranno in romantica luna di miele e che avranno la fortuna di poter suggellare il loro amore sotto il segno di Venere. A Tahiti la giornata del 5 giugno prevede un ricchissimo programma di eventi che celebrano la cultura polinesiana accanto all’osservazione del cielo a Pointe Venus per festeggiare il transito di Venere. In Europa sarà possibile vederla con qualche difficoltà all’alba del 6 Giugno. Per poterla osservare sarà indispensabile disporre di una protezione per gli occhi in modo da evitare danni permanenti alla vista, ma per i meno mattinieri ecco un sito che vi aiuterà a seguire l’evento. Per l’occasione gli astronomi, punteranno il telescopio spaziale Hubble sulla luna che fungerà da specchio per esaminare la composizione dell'atmosfera del Pianeta in transito, proprio sulla base della luce solare che lo attraverserà e che verrà riflessa. La composizione dell’atmosfera di Venere non è un mistero, ma le osservazioni di Hubble saranno un test, per capire se la tecnica possa essere utilizzata per determinare la composizione di esopianeti simili alla Terra, che transitino davanti alla propria stella proprio come farà Venere.
Bologna 27/5/2012

La nebulosa Helix NGC 7293
(Stefano Cecchini e Roberto Giacomelli)

Fig.1 NGC7293, Nebulosa Elica,
una delle Nebulose Planetarie più
vicine alla Terra (Credit HST/NASA)
La nebulosa planetaria Helix, catalogata come NGC 7293 e nota come nebulosa elica o nebulosa Occhio di Dio, è una nebulosa planetaria di colore rosso. Si trova nella Costellazione dell’Acquario a circa 650 anni-luce da noi. Ha una magnitudine astronomica apparente di +13.5 ( e’ quindi invisibile a occhio nudo) e una dimensione di 2.87 anni luce, dimensione angolare apparente di 25’, vedi Fig.1. Il termine nebulosa planetaria fu coniato dall’astronomo William Herschell nel 1785, perchè queste nebulose apparivano simili a Urano, il pianeta che aveva da poco scoperto. Ma le nebulose planetarie non hanno nulla a che vedere con i pianeti.

Fig.2 Animazione che mostra la formazione di una
nebulosa planetaria a partire da una stella gigante rossa.
Da Nebulosa_Elica e da Nebulosa_planetaria]
Esse sono la fase finale dell’evoluzione di una stella di massa media (0.8-4 volte quella del nostro sole): nella fase finale della sua vita la stella genitrice si contrae e diventa una stella nana bianca, che si espande a grande velocità emettendo una nube di materiale attorno ad essa. E’ questa nube che viene chiamata Nebulosa Planetaria. La stella nana bianca è molto calda ed emette radiazione ultravioletta, che eccita gli atomi della nebulosa, che poi tornano al loro stato di minima energia emettendo radiazione luminosa, in gran parte luce rossa [vedi l’animazione in Fig.2]. Si pensa che anche il sole finirà la propria vita espellendo gli strati esterni, formando alla fine una nebulosa planetaria. Cosa succederà ai pianeti che girano attorno al sole? Anche se non tutto è ben chiaro il processo non sarà indolore: i pianeti interni (compresa la Terra) verranno distrutti nella fase di espansione del sole come gigante rossa. La durata della fase di espansione e di nebulosa planetaria è di qualche decina di migliaia di anni, dopo di che il tutto si disperde nello spazio interstellare e non sarà più osservabile. Sono state finora osservate circa 2000 nebulose planetarie, tutte invisibili ad occhio nudo e si pensa che nella nostra galassia ne esistono circa 10000.

Bologna 27/4/2012

"Donatella" frequenta la Biblioteca "Gabriele Goidanich" della Facoltà di Agraria
(Barbara Poli)

Fig. 1. Il logo dell'Anno Europeo e Internazionale del Pipistrello.
Accanto è riportata l'immagine della pagina web dedicata
a "Donatella"
 

Ma chi è Donatella? Per capirlo bisogna tornare a febbraio quando la neve cadeva copiosa a Bologna. In quei giorni un pipistrello femmina (Hypsugo savii) è stato rinvenuto nella Biblioteca della Facoltà di Agraria dell’Università di Bologna. Curato dall'Associazione per la tutela dei pipistrelli "Quelli della notte", ora è stato "adottato" dall’Orto Agrario, che lo ha alloggiato in una bat-box.

Un arrivo inaspettato, ma decisamente simbolico se si pensa che La Convenzione sulle Specie migratrici dell’UNEP e l’Accordo europeo per la tutela dei pipistrelli (EUROBATS) hanno dichiarato il 2011 e il 2012 rispettivamente Anno Europeo e Anno Internazionale del pipistrello.
Perché dare tanta importanza a questo piccolo mammifero volante?
Contrariamente alle
credenze popolari, i chirotteri (nome scientifico) non sono pericolosi per l'uomo, non succhiano il sangue e non si attaccano ai capelli.
Contribuiscono in modo estremamente consistente alla biodiversità del nostro pianeta incrementando quella che è una delle risorse naturali da cui dipendiamo. Su 4000 specie di mammiferi, circa 1000 sono chirotteri. In alcune zone tropicali sono ottimi impollinatori e piante di grande interesse economico come banano, agave, ananas, papaya, cocco, ecc., sono impollinate esclusivamente da loro. Possiamo renderci conto dell'importanza che ricoprono, ricordando che mangiano una quantità impressionante di insetti tra cui, alcuni nocivi alla salute umana come mosche e zanzare, ed altri nocivi per i raccolti.
I chirotteri sono, però, in pericolo e molteplici sono i motivi: un uso massiccio di pesticidi, la distruzione ad opera dell’uomo dei loro habitat e il basso tasso riproduttivo di questi animali. E’ per cercare di preservarli che, in occasione dell’Anno Internazionale, Organizzazioni Internazionali, Uffici Governativi (ad es. Ministero del'Ambiente), ambientalisti e singoli appassionati sostengono a vario titolo azioni di sensibilizzazione.

In fondo Donatella con il suo arrivo ha offerto questa occasione di sensibilizzazione anche alla Biblioteca Goidanich.  In onore del piccolo pipistrello è stata infatti realizzata  una pagina web con foto del ritrovamento,  link utili ed è stata indicata una raccolta di testi ed articoli posseduti dalla biblioteca stessa. Visitatela!

Bologna 3/4/2012

Pannelli solari che sfruttano la tecnologia ad alto vuoto
sviluppata dal CERN di Ginevra per gli acceleratori di particelle

(M. Cuffiani, R. Giacomelli)

Fig. 1. Uno dei pannelli solari termici SRB-CERN a Valencia, Spagna.
Verranno installati all'Aeroporto di Ginevra

A Ginevra è stato firmato un contratto tra l'Aeroporto Internazionale di Ginevra e la società SRB Energy per la fornitura di 300 pannelli solari termici ad alta efficienza che copriranno una superficie di 1200 m2 sopra il tetto dell'aerostazione principale per riscaldarla durante l'inverno e rinfrescarla durante l'estate. I pannelli sono basati sulle tecnologie dell'alto vuoto sviluppate al CERN di Ginevra per gli acceleratori di particelle. Questa nuova generazione di pannelli solari termici è il frutto dei collegamenti tra CERN e Industria per lo sviluppo e l'applicazione pratica di nuove tecnologie emerse nel campo della fisica fondamentale. Dopo le applicazioni in medicina e in tecnologia informatica ora si coinvolge il campo dell'energia, dove le tecnologie sviluppate per gli acceleratori e per i rivelatori possono trovare applicazioni importanti.
I fasci di particelle negli acceleratori circolano in tubi nei quali l'aria è stata rimossa, perchè altrimenti i fasci verrebbero rapidamente fermati: le tecnologie dell'alto vuoto sono state fondamentali per questo scopo. Per i collisionatori di particelle dove i fasci di particelle accelerate vengono fatti collidere fra loro, il vuoto è molto importante perchè i fasci debbono circolare per molte ore. Il primo collisionatore al CERN, gli Intersecting Storage Rings (ISR), richiese lo sviluppo di un vuoto molto spinto. Il Large Electron-Positron collider (LEP) richiese un vuoto ancora più spinto ottenuto con 20 km di "getter strips", grazie a un materiale che attrae le molecole residue di gas come un nastro acchiappa-mosche. Ma sono stati gli ulteriori sviluppi di film sottili e getter pumps per LHC (Large Hadron Collider) che hanno avviato verso le tecnologie per applicazioni su pannelli solari termici ad alto rendimento. Ogni pannello ha una semplice "pompa getter" che produce l'ultra vuoto. Il calore prodotto viene asportato in tubi con olio a 130 gradi centigradi.
Il vuoto ultra-spinto permette di raggiungere un isolamento termico eccezionale, riducendo le perdite di calore e migliorando l'efficienza dei pannelli. "Sono state ottenute temperature di 80 gradi con pannelli esposti sulla neve e sfruttando in modo molto più efficiente la luce diffusa". Cio' rende possibile l'uso dei nuovi pannelli in regioni più fredde e con insolazioni relativamente più basse.
Personale del CERN ha formato con la ditta spagnola SEGURA la società SRB-energy che produce su licenza CERN i nuovi pannelli solari vicino a Valencia. Lo sviluppo di base prosegue al CERN. Questo "spin-off" è un esempio di come le tecnologie sviluppate per la ricerca fondamentale possono promuovere Innovazione Tecnologica negli stati membri del CERN.

[Credit CERN, Ginevra]

Bologna 12/3/2012

Dove si trova la materia oscura nell'Universo ?
L'impronta lasciata dalla materia oscura
(M. Cuffiani, G. Giacomelli, R. Giacomelli)

Fig.1 Simulazioni al calcolatore mostrano che la matera oscura è
distribuita nelle zone piu luminose di questa immagine, attorno a galassie
e ammassi di galassie; nello spazio fra galassie c'è solo materia oscura.
Le dimensioni totali di questa figura sono dell'ordine di poco più di un
miliardo di anni luce

Un gruppo di astrofisici teorici giapponesi delle Universita' di Tokyo e di Nagoya hanno effettuato enormi simulazioni sulla struttura dell'Universo a grande scala utilizzando potenti mezzi di calcolo e i dati sperimentali di misure di "lenti gravitazionali" su milioni di galassie ( del catalogo Sloan Digital Sky Survey). Dopo molte prove hanno trovato che le galassie non hanno in realta' bordi ben definiti, ma hanno lunghe "code" composte di "materia oscura". Concludono percio' che lo spazio fra galassie non e' in realta' vuoto ma contiene materia oscura. Si sapeva gia' che l'Universo e' composto per il 24% di materia oscura, mentre la materia ordinaria visibile costituisce solo il 4.5% . Si sapeva anche che in una galassia come la nostra "Via Lattea" deve esserci parecchia materia oscura concentrata a grandi distanze dal suo centro, verso il suo bordo visibile e forse in piccole galassie satelliti composte di materia oscura. Le dimensioni della materia visibile di una galassia sono dell'ordine di 100000 anni luce; le nuove informazioni sulla materia oscura indicano che i bordi delle galassie sono molto piu' estesi e giungono vicino ad altre galassie. La teoria della relativita' generale predice che un raggio luminoso che passa vicino a un oggetto cosmico pesante , come una galassia, viene curvato e produce un effetto chiamato "di lente gravitazionale". Questo effetto fa si' che l'immagine di una galassia lontana venga deformata, diventando apparentemente piu' luminosa, se fra la galassia lontana e noi osservatori si trova un'altra galassia, che produce l'effetto di una lente. L'effetto di lente gravitazionale e' molto piccolo e non puo' essere misurato molto bene per una singola galassia. Solo ora le immagini di milioni di galassie, raccolte nel grande catalogo Sloan , sono state misurate con precisioni sufficienti per iniziare a ottenere una distribuzione di massa media attorno alle galassie. Sembra quindi che si cominci a capire com'e' distribuita la matera oscura nell' Universo tramite l'impronta da essa lasciata (vedi Fig.1). Non si sa pero' ancora di che cosa sia costituita la materia oscura. Si puo' supporre che sia costituita di particelle pesanti che non emettono luce, le cosidette WIMPs (Weakly Interactive Massive Particles) che non sono direttamente visibili, ma lasciano un'impronta tramite l'interazione gravitazionale e gli effetti di lenti gravitazionali.

[Credit: Press Release in http://www.ipmu.jp/node/1222 ; Astrophysical Journal 746 (2012) 38]

Bologna 18/2/2012
Fisica e Biologia
(R. Giacomelli, G. Maltoni)

Tradizionalmente fisica e biologia sono state considerate due discipline separate, ma adesso l'interfaccia fra le due scienze è diventata un campo di ricerca molto vasto e interessante . La biofisica e' una disciplina che esiste da tempo, ma ora si sta sviluppando il campo della fisica biologica, che applica i metodi fisici in molti campi biologici. In effetti le leggi fisiche sono direttamente applicate anche in sistemi biologici e quindi la separazione fra fisica e biologia può essere un po' artificiale e poco utile. Nell'articolo sotto citato la prof.ssa Athene Donald sostiene che i fisici dovrebbero occuparsi di fisica biologica, perchè ritiene che i fisici posseggano le corrette conoscenze e le metodologie giuste per affrontare molti problemi biologici. L'Università di Cambridge in Inghilterra ha una lunga tradizione in questo campo; La tradizione è nata quando Watson e Crick scoprirono la struttura a doppia elica del DNA. Nel video riportato qui di fianco il fisico Pietro Cicuta sempre dell'Università di Cambridge, originariamente interessato a problemi di "molti corpi", spiega le differenze fra biologia e fisica biologica e illustra il suo lavoro sui globuli rossi considerandoli come oggetti meccanici; spera di spiegare come queste cellule vengono modificate dai parassiti della malaria che si legano ad esse. Pensa così di poter studiare gli effetti delle medicine antimalariche direttamente sulle cellule del sangue.

[ da http://physicsworld.com/cws/article/multimedia/48068 ]

Bologna, 4/2/2012
Bologna in white
(V. Mengoli)

Spettacolare video realizzato da Valerio Mengoli che ci mostra una splendida Bologna imbiancata.

Bologna, 1/2/2012

L'esperimento CLOUD e l'atmosfera terrestre
(M. Cuffiani, G. Giacomelli, R. Giacomelli)
sincrotrone
Fig. 1 L'esperimento CLOUD nella Sala Est al PS del CERN di Ginevra

L'esperimento CLOUD e' costituito da un cilindro di acciaio inossidabile di 3 m di diametro riempito di aria con bassissima concentrazione di contaminanti e con la possibilita' di variare pressione e temperatura per simulare situazioni a bassa e ad alta quota sopra il suolo terrestre. CLOUD e' stato esposto a un fascio secondario di particelle cariche provenienti dal protosincrotrone del CERN (PS) di Ginevra per simulare anche l'effetto dei raggi cosmici. Tutte le condizioni dell'esperimento possono essere controllate con grande precisione. I primi risultati di CLOUD hanno indicato che i raggi cosmici aumentano il numero di particelle di aerosol presenti nell'atmosfera. Le molecole di aerosol possono eventualmente crescere e formare i "semi" per la formazione di nubi. Tracce di acido solforico e il vapore d'acqua sono stati sinora considerati i principali vapori che a medie altezze (circa 5 km ) producono nubi e sono simulati in quasi tutti i programmi di previsione meteorologica. I risultati di CLOUD hanno indicato che occorre aggiungere tracce di ammoniaca e tener conto dei raggi cosmici. La struttura dell'esperimento e' simile a quella di un qualsiasi esperimento di fisica fondamentale, che in questo caso puo' dare pero' utili informazioni pratiche che in futuro porteranno a una migliore conoscenza della nostra atmosfera terrestre, al suo funzionamento e, probabilmente, a migliorare le previsioni atmosferiche.

[ credit : Nature 476 (2011) 429, CERN Courier 51N8 (2011) 28 ]

Bologna, 11/1/2012
Gli esperimenti ATLAS e CMS presentano lo stato attuale della ricerca dell'Higgs
(F. Fabbri, P. Giacomelli, R. Giacomelli)
sincrotrone

In un seminario tenutosi al CERN il 13 dicembre, 2011, le collaborazioni ATLAS e CMS hanno presentato lo stato della ricerca del bosone di Higgs secondo il Modello Standard delle particelle elementari. I risultati dei due esperimenti sono basati sull'analisi di una quantità di dati molto più consistente rispetto a quella utilizzata per ottenere i risultati presentati alle conferenze estive, ma non sufficiente a permettere di fare affermazioni conclusive sull'esistenza o non esistenza dell'elusivo Higgs. La conclusione principale è che, se esiste, il bosone di Higgs secondo il Modello Standard ha una massa compresa nell'intervallo 115-130 GeV. Entrambi gli esperimenti hanno infatti osservato in questa regione di massa segnali indicativi, ma non ancora sufficientemente forti da permettere la rivendicazione di una scoperta. I bosoni di Higgs, se esistono, hanno una vita media breve e possono decadere in molti modi diversi. La ricerca e' basata sull'osservazione delle particelle nelle quali l'Higgs decade. Sia ATLAS che CMS hanno analizzato diversi canali (modi) di decadimento, e hanno osservato piccoli eccessi di eventi nella regione di massa sopra citata non ancora esclusa da precedenti misure o da altri esperimenti. Una dichiarazione definitiva sull'esistenza o non esistenza del bosone di Higgs sarÓ probabilmente possibile solo dopo aver analizzato i dati che verranno raccolti nel 2012.

Bologna, 23/9/2011