Attacco alla fusione (nucleare) # 2

Il presupposto è questo: il deuterio contenuto in un bicchiere d’acqua, con l’aggiunta di un po’ di trizio, potrebbe fornire energia a un comune appartamento per un anno intero. E benché suonino astrusi, deuterio e trizio non sono altro che due semplici forme di idrogeno, l’elemento più diffuso dell’universo. “A differenza del carbone, c’è bisogno solo di una piccola quantità di idrogeno per ricavare energia”, spiega Julio Friedmann, responsabile dell’ente USA Carbon Direct, “l’idrogeno, di fatto, si trova nell’acqua, molecola presente ovunque”. Significa poter contare sulla possiblità di ottenere energia illimitata, incidendo pochissimo sull’ambiente. È il succo dell’attesa conferenza stampa rilasciata ieri dagli scienziati del National Ignition Facility, presso il Lawrence Livermore National Laboratory, in California, USA. Dove è stato reso noto un nuovo procedimento per ricavare energia, imitando le reazioni chimiche che avvengono nelle stelle consentendo la produzione di luce e calore. Jennifer Granholm, segretaria del Dipartimento americano per l’energia ha parlato senza mezzi termini di “risultato storico”. Rincara la dose Arati Prabhakar, consigliere scientifico del presidente Joe Biden, riferendosi a una “pietra miliare scientifica”. E le prospettive sono davvero ghiotte: “Progredendo in questo senso potremo produrre energia in grandi quantità, fornire carburante per i trasporti ed elettricità pulita”. Difficile dire quando, ma il test americano ha fornito una prova inequivocabile: per la prima volta l’energia richiesta per ottenere un processo di fusione nucleare, pressoché identico a quello che avviene negli astri a temperature di milioni di gradi, è stata minore di quella prodotta. Dal punto di vista scientifico è un traguardo eccezionale, che l’ingegneria del futuro potrà raffinare consentendo una distribuzione su larga scala. La strada è ancora in salita, ma si intravede un orizzonte che fino a qualche mese fa era mera utopia. “Ci sono ancora ostacoli da superare e non si possono prevedere risultati concreti se non prima di qualche decennio”, racconta Kim Budil, direttrice del Lawrence Livermore National Laboratory. “Il problema ora è soprattutto di natura tecnologica”. Perché un conto è comprendere e testare un nuovo meccanismo di produzione di energia, un altro è mettere a punto apparecchiature in grado di funzionare con costanza ed efficacia. Al momento gli scienziati hanno bombardato la materia con raggi laser per pochi istanti, obbedendo a un procedimento fisico chiamato “confinamento inerziale”; contrapposto a quello “magnetico”, l’altra tecnica testata in Europa per lo stesso obiettivo. In futuro l’intenzione sarà quella di coinvolgere onde più potenti, non uno sparo al giorno, ma tre o quattro al secondo, con energie ben più elevate. Risultato che potrebbe per la prima volta portare a una tecnologia in grado di produrre energia senza emissioni di carbonio. A tutto vantaggio dell’ambiente. “In futuro dirigeremo i nostri sforzi per dare vita al primo reattore a fusione nucleare a scopo commerciale”, rivela Granholm, “obiettivo che potremmo ottimisticamente raggiungere entro il 2050”. Può sembrare tanto, ma l’uomo non è nuovo a queste sfide contro il tempo. Tony Roulstone, esperto di fusione del Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Cambridge, ricorda che nel 1942 scienziati americani di Chicago tentarono la fissione nucleare facendo funzionare un primo avveniristico reattore. A differenza della fusione, impiega elementi più pesanti e più difficili da reperire; tuttavia furono in grado di far ballare l’impianto a uranio per cinque lunghi minuti. Tredici anni dopo, nell’Idaho, USA, fu la volta della prima centrale nucleare americana. Insomma, il sogno di un’energia pulita capace di soddisfare l’ingente richiesta del genere umano salvaguardando l’ambiente, potrebbe davvero non essere così lontano. “Avremo nuove scoperte e sicuramente battute d’arresto”, conclude Jill Hruby, sottosegretario per l’amministrazione della Nuclear Security and National Nuclear Security Administration (NNSA), “ma è certo il primo passo verso una fonte di energia pulita che potrebbe rivoluzionare il mondo”.  

 

Attacco alla fusione (nucleare) # 1

L’ipotesi di poter soddisfare il fabbisogno energetico di otto miliardi di persone parte proprio da esperimenti come questo: ottenere energia imitando quel che avviene da cinque miliardi di anni nel nostro Sole. Riferimento alla fusione nucleare, fenomeno fisico basato sulla possibilità di trasformare atomi leggeri di idrogeno in elio, leggermente più pesante, producendo calore. L’annuncio USA, ufficialmente previsto per oggi, è allettante, si parla di un sistema innovativo per ricavare energia: il laser. Il cosiddetto “sconfinamento inerziale” riguarda 192 raggi laser indirizzati su componenti di materia destinati a fondersi fra loro producendo energia. Vuol dire predisporre un piano per creare megajoule (unità di misura dell’energia) in modo illimitato, senza interferire gravemente con l’ambiente. Quando? Difficile fare una previsione certa, dipende da molti aspetti, ottimisticamente in una trentina d’anni. Il primo dato utile è già stato confermato. E fa riferimento a un test che ha fornito più energia di quella impiegata per produrla, evitando emissioni di carbonio: 2,1 megajoule consumati, a fronte dei 2,4 - 3 megajoule guadagnati. Il risultato è frutto del lungo lavoro effettuato dalla National Ignition Facility presso il Lawarence Livermore National Laboratory, in California. Perché è meglio della fissione nucleare? Per vari motivi. Innanzitutto la materia prima. Nella fissione si utilizzano elementi pesanti come l’uranio, difficili da reperire. Nella fusione si parla di isotopi di idrogeno, l’elemento più abbondante dell’universo, come il deuterio e il trizio; si differenziano solo per il numero di neutroni (uno per il deuterio, due per il trizio) e sono entrambi molto più facili da impiegare in campo industriale. Altro punto a favore della fusione, le scorie. In quest’ultimo processo fisico quelle prodotte sono inferiori a quelle derivanti dalle radiazioni della fissione, e possono essere gestite con maggiore efficacia. Di fatto, il problema centrale oggi, riferito alla fissione nucleare, è l’oggettiva impossibilità di stoccare i detriti in modo davvero redditizio. I depositi geologici prevedono l’accumulo di scorie radioattive a grandi profondità, all’interno di strati litologici composti da argille e salgemma, ma sono palliativi. In termini ambientali significa comunque interferire negativamente con il pianeta, senza contare il dinamismo terrestre figlio della tettonica a zolle, che in un futuro lontano potrebbe risputare tutto in superficie. L’uomo si sarà già estinto, ma potrebbero esserci ancora specie ben felici di fare a meno della quotidiana dose di plutonio. Promesse per il futuro? Dalla conferenza stampa di oggi dovremmo saperne di più, ma la fusione nucleare potrebbe rappresentare l’unica soluzione in grado di andare incontro a una specie in continuo sviluppo, crescita demografica e richieste assillanti di energia. Stiamo lavorando su più fronti e non è solo il laser a promettere la fusione nucleare. Recentemente sono stati ottenuti importanti risultati al Joint European Torus (JET), il più grande reattore al mondo per questo tipo di test, perso fra le campagne che circondano le strade fra Londra e Bristol. Basa la sua azione su un marchingegno altamente sofisticato appannaggio degli studi di fisica più avanzati testati proprio al JET: il tokamak. Potenti magneti superconduttori in grado di confinare e controllare reazioni chimiche ad altissima potenza, e con temperature superiori a quelle registrate nel nucleo stellare. Gioco forza fra temperature di milioni di gradi e lo zero assoluto. Anche per questo motivo, il risultato ottenuto al Lawarence Livermore National Laboratory, potrebbe offrire qualche garanzia in più.

Inaugurato il quarto computer più potente del mondo

Il quarto computer più potente del mondo è stato inaugurato ieri a Bologna alla presenza del presidente della Repubblica, Sergio Mattarella. Gigante hitech ben diverso dai pc con cui siamo soliti confrontarci tutti i giorni. Leonardo, così è stato battezzato in onore del genio fiorentino, è infatti caratterizzato da un datacenter distribuito su un’area di settecento metri quadrati, file di armadi e scaffali, per un totale di 340 tonnellate di materiale altamente tecnologico, pronto a divorare dati e informazioni a velocità mai viste prima. Ne beneficeranno gli istituti di ricerca e le università italiane; in parte, gli studiosi dei principali atenei europei. Il coordinamento del supercomputer è affidato a Cineca, consorzio interuniversitario comprendente 69 università italiane, 2 ministeri, 27 istituzioni pubbliche nazionali. L’inaugurazione presso il Tecnopolo di Bologna avviene all’indomani della conferenza SC22, l’incontro più importante a livello internazionale nell’ambito dell’high performance computing; tenutasi a Dallas il 14 novembre. Diverrà ufficialmente operativo nella primavera del 2023. E baserà la sua azione su due moduli di calcolo specifici, in grado di risolvere operazioni interdette alla mente umana. Ripercussioni positive nel campo della medicina e dell’intelligenza artificiale. Il supercomputer aiuterà gli scienziati ad approfondire tematiche sociali e ambientali, confrontandosi con bioingegneria, climatologia e previsioni del tempo, farmaci di nuova generazione. Potrà aiutare a valutare nuove fonti di energia, e così tentare di soddisfare un’umanità sempre più in crisi in questo campo. Diverranno invece operazioni di routine l’utilizzo di veicoli autonomi, il riconoscimento facciale, le applicazioni chimiche e biochimiche in ambito ingegneristico e industriale. Non è la prima volta che si parla di supercomputer. Nel 2018 la notizia di Summit, progettato dallo US Department od Energy’s Oak Ridge National Lab, nel Tennessee. In grado di compiere duecento milioni di miliardi di calcoli al secondo, grande come due campi da tennis. Summit ha contribuito alla lotta al Covid, con l’individuazione di sostanze chimiche potenzialmente capaci di contrastare le infezioni e l’attitudine dei virus a riprodursi sfruttando il DNA delle cellule. Attualmente sta ottenendo risultati importanti nella lotta alle malattie neurodegenerative, con l’identificazione di molecole spia, che anticiperebbero di anni il morbo di Alzheimer. Anche la Cina in prima linea nello sviluppo di macchine sempre più complesse ed efficaci. Il National Reserach Center of Parallel Computer Engineering and Technology (NRCPC), ha realizzato un modello di intelligenza artificiale assimilabile alla fisiologia del cervello umano. Computer che imita l’azione delle sinapsi dell’uomo, capaci di traghettare ed elaborare informazioni, idee e pensieri, basandosi sulla depolarizzazione della membrana cellulare, e sull’impiego dei neurotrasmettitori. La ricerca non si ferma qui. In programma anche l’affinamento dei cosiddetti computer quantistici, basati sulla comprensione dell’infinitamente piccolo, leggi che governano il misterioso moto degli atomi e sembrano sfuggire a ogni logica quotidiana (nonché alle teorie einsteniane). I primi risultati nel 2019, con la possibilità di far compiere a un supercomputer un calcolo da 10mila anni in dieci secondi. Il primo computer quantistico è stato inaugurato a febbraio del 2019 da IBM. Il sistema si basa sui cosiddetti qubit, bit quantistici che operano sfruttando modalità completamente nuove di elaborazione delle informazioni. Niente a che vedere con l’informatica classica, qui il parametro di riferimento è infatti la fisica. Non per niente il primo a immaginarne uno fu Richard P. Feynmann, fra i più geniali scienziati del Novecento, Nobel per la fisica nel 1965.

Fusione nucleare: pronti al via?

La domanda che sorge è la stessa da decenni, da quando ci siamo resi conto che petrolio e carbone hanno i giorni contati. Dove andremo a recuperare fonti energetiche in grado di sostenere miliardi di persone? Fissione nucleare, pannelli fotovoltaici, pale eoliche, hanno sì dato risultati incoraggianti, ma per un motivo o per l’altro rischiano di non poter essere impiegati su larga scala. In particolare la fissione nucleare su cui s’è puntato dal dopoguerra in poi, ha mostrato tutti i suoi limiti. Senza rievocare i disastri di Chernobyl e Fukushima, c’è un problema insormontabile che a lungo andare potrebbe seriamente compromettere la salute del pianeta: le scorie radioattive. Nessuno ha ancora capito dove e come possano essere efficacemente smaltite. Ecco perché sobilla l’immaginario collettivo la notizia divulgata ieri dai laboratori inglesi dell’Università di Oxford: la possibilità di produrre energia tramite la fusione nucleare, che obbedisce a un processo fisico opposto a quello della fissione, evitando l’accumulo di rifiuti radioattivi.

Non è la prima volta che sperimentiamo la fusione nucleare. Gli studiosi del Joint European Torus (JET), il più grande reattore al mondo per questo tipo di test, perso fra le campagne che circondano le strade fra Londra e Bristol, aveva già dato esiti incoraggianti nel 1997: 21,7 megajoule di energia prodotta fondendo fra loro gli atomi più leggeri della materia. Ma oggi siamo andati oltre e i megajoule ottenuti in cinque secondi di gloria, sono stati 59. Presupposto ottimale per poter presto battezzare ITER, da International Thermonuclear Experimental Reactor, in pratica la prima centrale nucleare basata sullo stesso principio con cui le stelle irradiano l’universo. Di fatto, la fusione nucleare è un principio conosciuto, ma che nessuno è mai stato ancora in grado di realizzare. Per un motivo molto semplice: per avviarlo occorrono milioni di gradi.

Nelle stelle tutto ciò avviene senza problemi: il cuore del sole, per esempio, possiede una temperatura intorno ai quindici milioni di gradi. Diversa la situazione sulla Terra, oggettivamente incompatibile con un calore del genere; raggiungibile solo tramite centrali nucleari come quella, appunto, che sta sorgendo a Cadarache, nel Sud della Francia e che secondo le più rosee aspettative potrebbe iniziare a erogare energia dal 2035 in poi. Come? Con un marchingegno altamente sofisticato appannaggio degli studi di fisica più avanzati testati proprio al JET: il tokamak. Basato sull’azione di potenti magneti superconduttori capaci di confinare e controllare reazioni chimiche ad altissima potenza, e con temperature superiori a quelle registrate nel nucleo stellare. Altrettanto promettente l’ipotesi di avvalersi di un stellarator, per certi versi più vantaggioso del tokamak, ma più difficile da collaudare.

In ogni caso il meccanismo per l’ottenimento dei magajoule sarebbe sempre lo stesso. L’impiego di deuterio e trizio, due forme particolari d’idrogeno, l’elemento più abbondante dell’universo alla base dell’economia stellare, consentirebbe infatti la trasformazione della materia ordinaria in plasma; atomi caratterizzati da una carica elettrica, in grado di fondersi emettendo neutroni a vita breve, innocui per l’ambiente. Anche il boro, quinto elemento della tavola periodica, di poco più pesante dell’idrogeno, promette bene. In tal caso non si avrebbe nemmeno il rilascio di neutroni (a scapito, però, di una richiesta di energia maggiore per l’avvio delle reazioni chimiche). Le prospettive? Arrivare un domani a produrre energia pulita, decarbonizzando lo sviluppo economico e risolvendo definitivamente la dipendenza dagli idrocarburi. Al momento un’utopia, ma grazie a risultati come quelli di oggi seriamente auspicabile. Come ricorda Thomas Klinger, esperto di fusione del Max Planck Institut fur Plasmaphysik (IPP) di Greifswald, in Germania: “L’atmosfera è cambiata, ormai siamo così vicini alla fusione nucleare che ne sentiamo l’odore”.

Pronti al primo viaggio nel tempo?

Con il concetto di entropia spieghiamo il senso dell’universo ma anche della quotidianità. Se un uovo cade per terra frammentandosi in mille pezzi, sappiamo che non può tornare allo stato originario; suggerisce che ogni cosa tende al cosiddetto “disordine”, questa è l’entropia. Ma presuppone un altro parametro chiave: il tempo. Unidirezionale. Il tempo passa e non torna più, così come l’entropia determina il disordine di un sistema che non può più essere ripristinato. Sono concetti di natura fisica e chimica, ancora avvolti da molti dubbi; ma con una certezza: la nozione di tempo non è come l’abbiamo sempre immaginata. Ecco il succo del lavoro compiuto da un team di scienziati russi, in Svizzera; capaci di far tornare “indietro” il tempo, di una frazione infinitesimale, ma del tutto realistica. Hanno preso in considerazione l’attività degli elettroni e l’hanno sostituita con i qubit, vale a dire l’informazione quantistica, basata sui quanti per memorizzare ed elaborare dati: i quanti sono “pacchetti di energia” che spiegano la variazione di posizione degli elettroni ogni volta che vengono in contatto con particelle come i fotoni della luce; i fotoni eccitano l’elettrone che sale a un livello energetico superiore, per poi tornare allo stato iniziale, perdendo energia. Per capirci meglio, immaginiamo un tavolo da biliardo, prima dell’inizio di una partita, con il caratteristico triangolo di bocce situato dalla parte opposta rispetto al giocatore che partirà per primo. Questo è il punto zero elaborato dagli scienziati facendo funzionare un computer quantistico. Nella fase due il qubit perde la sua stabilità variando la sua posizione rispetto allo spazio (come accade con gli elettroni), riconducibile al momento in cui la palla colpisce il triangolo sparpagliando tutte le sfere. Dal livello zero si passa all’uno. Ora, sappiamo dalle leggi dell’entropia, che tendendo al disordine, non si può più tornare indietro. E invece nello step successivo si passa allo stadio iniziale, rispristinando (sempre metaforicamente) la geometria delle biglie. Il test ha evidenziato che i qubit tornavano allo stato iniziale nell’85% dei casi. Andrey Lebedev lavora all’ETH Dipartimento di fisica di Zurigo, in Svizzera. È qui che ha condotto i suoi esperimenti. Mettendo in luce qualcosa su cui si sta indagando da tempo, con un test effettivamente accattivante; ma che nulla ha a che vedere con la reale possibilità di viaggiare nel tempo. Nulla a che vedere con lo scienziato pazzo di Ritorno al futuro, o con le odissee interstellari di Star Trek. Siamo ancora nel campo delle probabilità scientifiche; e delle enigmatiche “perversioni” che caratterizzano l’infinitamente piccolo; in contrapposizione all’infinitamente grande dettato dalla relatività. E proprio Einstein sosteneva l’ambiguità del tempo, perché in funzione del punto di vista dell’osservatore: la paradigmatica storiella del gemello che parte per un viaggio nello spazio, torna a casa e scopre il fratello molto più vecchio di lui, è eloquente. Il tempo è passato per uno, ma non per l’altro. Poi è arrivato Schrodinger a stabilire che un gatto in una scatola può essere sia vivo che morto: contemporaneamente. Questo nuovo esperimento che parafrasa la meccanica quantistica, non fa altro che riconfermare l’inesattezza del nostro pensiero collettivo; il tempo è un concetto arbitrario che dipende strettamente dalla nostra percezione della realtà. Molto probabilmente assai lontana dalla verità. 

Le prime prove del multiverso

Abbiamo iniziato a prendere seriamente la cosa quando Stephen Hawking, il più grande astronomo del Novecento, scomparso a marzo di quest’anno, ha dato alle stampe l’articolo A Smooth Exit from Eternal Inflation. Prima erano solo congetture di scienziati frustrati o scrittori con il pallino della fantascienza. Ora tutto cambia, e iniziamo a crederci anche noi. E anche l’intellighenzia scientifica; ché se chiediamo a un fisico qualunque se sia d’accordo o meno sull’esistenza di altri universi oltre al nostro, la risposta sarebbe quasi certamente affermativa. Dunque, punto a capo. Astronomia, tutto da rifare. E se fino a dieci anni fa anche a scuola si parlava in successione dimensionale di Terra, Sistema solare, Via Lattea, Superammasso locale, Universo; ora, anche l’universo, già di per sé fin troppo grande per essere compreso dalle nostre menti limitate, non sarebbe che un punto infinitesimale in mezzo a qualcosa di ancora più immenso, e oggettivamente imperscrutabile. Si è dato a questa “infinità” il nome di multiverso; definendo una mostruosa realtà composta da un numero inimmaginabile di cosmi. Prima dell’articolo di Hawking si pensava a una semplice inflazione cosmica dovuta all’energia sprigionata in seguito al Big Bang, che deflagrò quel che c’era prima (il nulla?), per dare origine al tempo, allo spazio, all’universo nel quale viviamo; 13,6 miliardi di anni fa. Ma adesso sempre più studi propendono per l’ipotesi alternativa: il Big Bang non sarebbe una prerogativa del nostro universo, ma di molti altri, situati chissà dove. Hawking riferisce di ondate di inflazione cosmica, che avrebbero determinato la nascita di “bolle cosmiche”, con caratteristiche specifiche per ogni distretto spaziale; e che mandano pertanto in soffitta l’interpretazione classica che contempla un’unica espansione lineare dell’universo post-Big Bang. Dunque, non un solo universo, ma tanti, la cui natura rimane un mistero. Il multiverso patchwork, per esempio, prevede l’infinita ripetizione di universi solo in parte analoghi al nostro, che non possono comunicare fra loro. Il multiverso inflazionario contempla l’azione di una forza di gravità negativa in grado di generare il cosiddetto “inflatone”, particella di grande potenza, forse simile al fantomatico bosone di Higgs. All’Università di Cambridge indicano, invece, la possibilità che le tradizionali leggi fisiche in altri cosmi possano funzionare al contrario, o comunque in modo diverso. Ancora più suggestiva l’idea che ogni potenziale forma di materia possa sussistere da qualche parte. Significa infinite copie di noi stessi, del nostro pianeta, del nostro Sistema solare, di tutto ciò che ci circonda. Anche se, da calcoli probabilistici, l’altro nostro  “io” non potrà essere raggiungibile perché situato tanto lontano da rendere ridicola anche una navicella che viaggia alla velocità della luce. Non sono concetti facili da comprendere, tuttavia l’immagine offerta a Hugh Everett III, fisico di Princeton, autore di Relative State formulation of quantum mechanics, (nonché padre di Mark Oliver della nota band rock americana Eels), alla fine degli anni Cinquanta, offrì un esempio abbastanza eloquente per risolvere ogni dubbio. Prendiamo un dado e lanciamolo. Il risultato non si farà attendere: sarà un numero compreso fra 1 e 6. Nel campo della fisica spaziale, però, e in particolare della meccanica quantistica, arriveremmo a ottenere contemporaneamente le sei soluzioni: e dunque, riflettendo in termini cosmici, significherebbe ottenere un universo diverso per ogni faccia del dado. Tutto ciò ha anche implicazioni di natura filosofica. Poiché in simili situazioni, fato, destino, e casualità, perderebbero il loro senso: ogni possibilità, di fatto, sarebbe lecita. E si arriva alla cosiddetta “teoria delle stringhe”, che di nuovo riporta al genio di Hawking. Con essa diviene inevitabile l’esistenza di tanti universi leggermente diversi fra loro, ma riconducibili a un substrato comune. Prove dell’esistenza di universi paralleli? Siamo ancora lontani dalla verità, ma qualche dato inizia a essere raccolto. Ranga-Ram Chary, ricercatore presso il Planck Space Telescope, ha recentemente rivelato delle anomalie ai confini del nostro universo; che potrebbero confermare l’esistenza di un mondo parallelo. Lo scienziato ha analizzato la radiazione di fondo (figlia dei primi istanti post Big Bang), individuando una anomalia sottoforma di radiazione inusuale; 4.500 volte più potente delle aspettative. Chary ipotizza che possa essere il risultato di una “ferita” dovuta a uno scontro con un'altra bolla universale, un universo straniero a tutti gli effetti. Ritiene che questa considerazione possa essere valida al 70%. Ma che ci vorranno altri studi per confermarla. Simile il risultato di un’indagine condotta dagli scienziati della Durham University; secondo i quali esiste una zona ai confini dell’universo (a 1,8 miliardi di anni luce da noi), dove la temperatura è di circa 0,00015 gradi centigradi minore rispetto alle aree circostanti. Tom Shanks, a capo dello studio, parla di una “macchia fredda” che confermerebbe un angolo lontanissimo dello spazio con tracce che rimanderebbero alla collisione con un altro universo. Tutti d’accordo tranne il matematico Peter Woit, da sempre contrario alla teoria delle stringhe, secondo il quale “il multiverso è solo una scusa sempre buona per non essere in grado di spiegare la fisica delle particelle”.

Il destino dell’universo

Sarà legato a un’espansione continua del cosmo, finché tutte le stelle non avranno esaurito il loro carburante (idrogeno, elio, e via via elementi sempre più pesanti), e ogni angolo dell’universo non sarà divenuto freddo e buio. La teoria prende spunto dagli studi del fisico americano Edwin Hubble, che per primo stabilì il progressivo allontanamento delle galassie a velocità sempre maggiori. Un concetto che cozza con il Big Bang, esplosione avvenuta quasi 14 miliardi di anni fa, che dovrebbe avere a che fare con galassie che, anziché correre di più, dovrebbero rallentare. Ma secondo Gary Gibbons dell’Università di Cambridge è il frutto di una nostra erronea percezione temporale. Le previsioni indicano che l’universo del futuro potrebbe trasformarsi in un gigantesca bolla congelata dove anche il tempo cesserebbe di esistere.

Lo strano caso delle nane brune

S’è parlato a lungo di nane bianche e nane nere, ma solo recentemente di nane brune. Sono corpi celesti molto particolari, a metà strada fra un pianeta e una stella. Possono arrivare a una massa 75 volte quella di Giove. In pratica sono troppo grandi per essere dei pianeti, e troppo piccole per innescare le tipiche reazioni termonucleari che avvengono negli astri. I principali studi a riguardo sono stati condotti da Serge Dieterich, che ha pubblicato le sue conclusioni su The Astrophysical Journal. Lo scienziato dice che il destino delle nane brune e delle stelle normali è diverso. Le prime esauriscono subito il loro “carburante”, si raffreddano e diventano corpi bui vaganti per il cosmo; le seconde possono invece continuare a brillare per miliardi di anni.

10 miliardi di volte più forte dell’acciaio

È la misteriosa sostanza individuata all’interno delle stelle di neutroni da studiosi dell’Università dell’Indiana, in Usa. Battezzata “pasta nucleare”, ricorda la struttura filiforme degli spaghetti. È il risultato del collasso di stelle di grandi dimensioni, che porta a un addensamento della materia tale da annullare l’effetto di elettroni e protoni, ma non quello dei neutroni; che si compatterebbero fino a formare stelle di altissima densità e con un diametro medio compreso fra 10 e 20 chilometri. Gli studiosi ritengono che un cucchiaino composto da questo materiale reggerebbe un peso pari a 170 milioni di elefanti. Mentre il suo potere gravitazionale sarebbe milioni di volte più intenso di quello terrestre.

L'oro delle stelle di neutroni

Di nuovo l'interferometro Ligo, in Usa, e quello di Virgo, in Italia. Di nuovo antenne hitech puntate verso il cielo, in grado di captare le onde gravitazionali, apoteosi del pensiero einsteniano; confermato per la quinta volta in pochi mesi, e reso noto nel corso della conferenza Internazionale della National Science Foundation tenutasi a Washington ieri pomeriggio. Ma questa volta raccontano una storia mai vista: lo scontro fra due straordinari oggetti cosmici, le stelle di neutroni. E' il segreto di un'onda diversa, dove anche la luce sottoforma di raggi gamma è riuscita nel suo intento di raggiungere la Terra per dare il via ufficialmente a una nuova pagina dell'astronomia. «Un fenomeno da lasciare a bocca aperta», ha detto Craig Wheeler, dell'Università del Texas, negli Stati Uniti. E c'è un ghiotto presupposto: l'esistenza all'interno delle stelle di neutroni d'incommensurabili quantità d'oro. 

Una stella funziona grazie a particelle chimiche che vengono costantemente bruciate generando energia. Le stelle bruciano innanzitutto gli elementi più leggeri della tavola periodica: idrogeno ed elio. Quando si arriva al carbonio, sesto elemento della tavolozza di Mendeleev, significa che la stella è ormai prossima al collasso: ha bruciato tutto l'elio e attende che la temperatura arrivi a un numero colossale (6 x 10 elevato all'ottava gradi Kelvin), per disintegrare anche gli atomi di carbonio innescando reazioni a catena, che sulla Terra sarebbero impensabili. D'altra parte succede solo con le stelle più massicce, molto più grandi del nostro umile sole. Dove si può anche arrivare alla fusione del neon, quindi dell'ossigeno e così via. Il concetto è chiaro. Ma dal fenomeno, fino a oggi, si pensava rimanessero esclusi i cosiddetti metalli pesanti. 

Elementi come il platino (numero atomico 78), l'oro (numero atomico 79), e addirittura l'uranio di numero atomico 92; con un numero notevole di particelle come protoni, neutroni ed elettroni. E invece, punto a capo. Non è così' e lo scontro fra due stelle di neutroni prova che anche nello spazio possono formarsi metalli pesanti; e quindi vere e proprie miniere di preziosi che purtroppo possiamo solo immaginare; perché l'evento si è verificato a 130 milioni di anni luce da noi, non proprio dietro l'angolo se si pensa che per raggiungere la stella a noi più vicina, Proxima Centauri (a 4,2 anni luce di distanza), occorrerebbero 110mila anni. Un po' come emerse all'indomani della scoperta (nel 2014) della prima stella di diamanti, una nana bianca di undici miliardi di anni, individuata dagli esperti dell'Università del Wisconsin-Milwakee, negli Usa. Resta, dunque, il mistero di questi oggetti spaziali che producono nuvole di oro e platino a iosa, e che da oggi conosciamo meglio grazie ai risultati degli interferometri. Cos'è esattamente una stella di neutroni? 

E' un corpo celeste che è giunto alla fine dei suoi giorni. Non come il sole, ma molto più grande e massiccio. Le stelle come il sole, infatti, di piccole o medie dimensioni, quando esauriscono tutto il loro "carburante", si trasformano in giganti rosse, prima di rilasciare i gas prodotti nello spazio e ridursi a una nana bianca, e infine a una nana nera (unico oggetto cosmico, con i buchi neri, che può solo essere teorizzato). Le stelle di neutroni, invece, collassano su se stesse, e il gradino successivo è quello del buco nero, che spetta esclusivamente agli astri in assoluto più grandi dell'universo; come Canis Majoris, con un raggio stellare 1420 volte più grande di quello solare. In questi oggetti cosmici le pressioni che si verificano all'interno della stella morente sono così elevate da far perdere i connotati alle tradizionali strutture atomiche, basate sulla relazione fra elettroni, protoni e neutroni. Gli elettroni carichi negativamente si fondono con i protoni carichi positivamente, formando nuovi neutroni, che non hanno carica elettrica. Ma a questo punto la stella non ha più nulla a che vedere con il gigantesco astro che emanava luce per ogni dove; perché nel frattempo è diventata piccolissima, pur conservando la sua eccezionale massa. 

Per intenderci basta pensare che una caratteristica stella di neutroni può avere la massa del sole, ma misurare meno di trenta chilometri di diametro, né più né meno come uno dei tanti asteroidi che ruotano fra Marte e Giove. Tradotto in modo ancora più efficace, significa considerare una zolletta di zucchero con una massa pari a quella di tutta l'umanità. Sono comunque caldissime, fino a dieci milioni di gradi, ma emettono molta meno luce e per "fotografarle" occorre azionare un radiotelescopio. Così infatti venne scoperta la prima stella di neutroni. Fu una donna, Jocelyn Bell, leggendaria astrofisica di Cambridge, tenuta fino a quel momento un po' in disparte dall'intellighenzia astronomica costituita perlopiù da esponenti maschili, nel 1967. Un segnale davvero strano e la "stella radio pulsante", che ruotava su se stessa a incredibile velocità, battezzò la nascita di un nuovo paradigma astronomico: la pulsar. 

Nobel 2017: premiate le onde gravitazionali

Qualche tempo fa si parlava di onde gravitazionali, e della nuova prova che conferma la validità delle teorie di Einstein. Oggi, dunque, si torna sull'argomento. Perché gli scienziati coinvolti nello studio si sono aggiudicati il Premio Nobel per la Fisica 2017. Uno di questi è Barry Barish, 81 anni, nato a Omaha, negli Stati Uniti; poi professore emerito al California Institute of Technology e membro del Comitato Scientifico del GSSI Gran Sasso Science Institute a L'Aquila. Sì, Italia. E dunque, possiamo esultare un po' anche noi: c'è qualcosa del nostro Paese dietro a questa prestigiosa vittoria. Perché le prove dell'esistenza delle onde gravitazionali, dopo le osservazioni del 2015 effettuate con l'antenna americana Ligo, si sono ripetute ad agosto di quest'anno, grazie all'azione dell'italianissima antenna Virgo; un interferometro che si trova a due passi da Pisa, risalente al 2003. 

Due buchi neri si sono scontrati (per un fenomeno noto con il termine di coalescenza) e hanno consentito agli scienziati di registrare ancora una volta un segnale di onde gravitazionali. Due anni fa la notizia della loro scoperta fece molto scalpore, ma in pochi compresero il significato del fenomeno. Il riferimento è a "increspature" dello spazio-tempo; immaginabili pensando a un immenso tappeto di gomma che viene deformato dal contatto con qualunque tipo di oggetto dotato di una massa. O si può pensare a una biglia che scivola su un telo deformandolo. Einstein aveva ipotizzato la loro esistenza, ma fino ai giorni nostri non era stato possibile verificarlo con le apparecchiature a disposizione. Oggi invece le onde gravitazionali possono essere "viste", e studiate; ed è sempre meno oscuro il motivo della loro straordinaria velocità e della "firma" che le contraddistingue raccontandoci le "memorie" del cosmo. Un traguardo molto importante per la fisica, e per chiunque ami riflettere filosoficamente sul trascorrere del tempo. 

Un invito a considerare ancora più significativa la teoria della relatività di Einstein, e a imparare a contestualizzare il succedersi delle ore, in rapporto alle condizioni in cui ci si viene a trovare. Motivo per cui la fisica oggi trionfa. Parlando, dunque, anche italiano. «E' stata premiata la globalità della scienza», dice Federico Ferrini, direttore dell'Osservatorio Gravitazionale Europeo. Perché è davvero il frutto di un connubio fra fisica, tecnologia e cosmologia. E apre nuovi scenari per quel che riguarda l'applicazione di strumenti hitech di ultima generazione che potranno fare luce sui tanti misteri che ancora circondano l'universo. E di nuovo sulle onde gravitazionali. «I telescopi dell'Istituto Nazionale di Astrofica (Inaf) stanno già lavorando per ottenere le prime "immagini" delle loro sorgenti», afferma Nichi D'Amico, presidente del centro italiano. Con Barry Barish, ci sono anche Kip Thorne (77 anni) e Ray Weiss (85 anni). Il primo, berlinese, lavora da sempre al Massachusetts Institute of Technology (Mit) e ha diritto al 50% del Premio; il secondo, americano di Logan, dopo la laurea a Princeton, ha occupato la cattedra di fisica teorica al California Institute of Technoloy (Caltech), e si è aggiudicato l'altra metà con Barish. 

Ma sono tantissime le persone che hanno lavorato con questi tre luminari per gratificare ancora una volta le intuizioni einsteniane. Il Nobel per la Fisica 2017 non può infatti prescindere dai 1500 fisici provenienti da tutto il mondo (di cui 200 italiani) che hanno contribuito a comprendere la natura delle onde gravitazionali. E da oggi, dunque, sarà lecito pensare in grande. E pensare a Lisa, il gioiello dell'Esa, che vedrà la luce nel 2034; e basandosi sull'azione di tre satelliti, potrà scandagliare le onde gravitazionali provenienti da sistemi di stelle binarie presenti nella nostra Via Lattea. 

Il potere dei fulmini

Le percentuali sono infinitesimali, tuttavia quando scoppia un temporale il pensiero non tralascia l’ipotesi più infausta: quella di vedere una saetta piombare su di noi fulminandoci. In India, poche ore fa, un evento monsonico particolarmente potente, ha causato la morte di undici persone, quasi tutti contadini. E nel mondo ogni anno il fenomeno riguarda più di mille persone. Fulmini e saette sono uno degli eventi più tipici della stagione estiva; se ne contano 44mila al giorno (su tutto il pianeta). Ma di cosa si tratta esattamente, e quali sono i reali rischi? Un fulmine si origina per la presenza di cariche negative nella parte più bassa di una nube temporalesca, di solito un cumulonembo, con grande sviluppo verticale; le cariche negative sono figlie dell’interazione che si instaura fra particelle di acqua e cristalli di ghiaccio. In risposta si generano al suolo delle cariche positive che preludono a una differenza di potenziale; che potrà essere compensata solo con una potente scarica elettrica.

I fulmini possono interessare anche gli aerei, le tempeste di sabbia e le eruzioni vulcaniche. E arrivare a una produzione energetica compresa fra dieci e duecento kiloampere. Lo scompenso elettrico che ne deriva, provoca il caratteristico tuono che, per via della minore velocità del suono rispetto alla luce, si percepisce con un po’ di ritardo. Immediatamente la temperatura dell’aria raggiunge nel punto di impatto i 15mila gradi centigradi. La lunghezza di un fulmine può, dunque, arrivare a quindici chilometri, con punte medie di due-tre chilometri. I fulmini sono particolarmente minacciosi in montagna. Ma in generale riguarda tutti i luoghi molto esposti, specialmente dove c’è presenza di acqua (che conduce elettricità). È un composto polare, nel quale gli atomi di ossigeno assumono una parziale carica negativa, in contrapposizione a quelle positive degli atomi di idrogeno.

Con ciò non sono risparmiate le spiagge. Non è necessario aspettare la pioggia prima di correre ai ripari, perché spesso fulmini e saette precedono le precipitazioni. In generale la raccomandazione è quella di mantenersi distanti da pali e alberi (vere e proprie calamite per i fulmini). E occorre evitare tutto ciò che favorisce la conducibilità elettrica.

Per i esempio gli oggetti metallici. In caso di forte temporale conviene togliere anelli, collane, orecchini. E mantenersi distanti dai cavi elettrici. In montagna è opportuno fermarsi, possibilmente nascondersi in qualche anfratto, per esempio una grotta; ma anche una costruzione o un rudere possono proteggere con successo dalla furia del cielo estivo. Anche in casa conviene prendere qualche provvedimento; e non utilizzare computer, televisione ed elettrodomestici. Ma ci sono anche posti sicuri, come la fusoliera di un aeroplano o l’abitacolo di un’automobile. Si comportano come una gabbia di Faraday che isolano gli ambienti dal campo elettrostatico, impedendo ai suoi occupanti di venire a contatto con le scariche elettriche.

Alla scoperta di Xi, la nuova particella subatomica

La visione antropocentrica con cui approcciamo qualunque analisi filosofica o scientifica determina una visione distorta della realtà, e ci impedisce di dare il giusto valore alle cose che ci circondano. È il motivo per cui di fronte alla scoperta dell’ennesima particella subatomica gran parte di noi resta sostanzialmente indifferente; ma non i fisici e chi mastica scienza tutti i giorni che invece sollazzano come se avessero vinto il più ricco premio della lotteria. E dunque è proprio a questa categoria di persone che dovremmo guardare con passione, perché è grazie ai loro studi che ogni giorno ci avviciniamo sempre più alla verità, all’intimità, all’essenza che permea tutto l’universo. Per anni abbiamo inseguito il paradigma del bosone di Higgs, la particella di Dio, teorizzata nel 1964, ma “toccata” con mano solo nel 2013. E oggi, dunque, siamo a un nuovo eclatante capitolo: la scoperta della particella Xi. Era nell’aria e finalmente, al Large Hadron Collider (Lch) di Ginevra, il più grande acceleratore di particelle del mondo, il sospirato traguardo. Di che cosa stiamo parlando?

Appunto, di una particella subatomica. Ce ne sono molte; un tempo erano solo elettroni, protoni e neutroni. Oggi è quasi difficile stimare il numero esatto. E non sempre concernano le caratteristiche tipiche della materia, ossia la massa di un atomo. I neutrini, con la loro massa infinitesimale (inferiore perfino a quella di un elettrone) sono un esempio. Ma sembra di essere sempre all’inizio. Se ne scopre una e contemporaneamente si realizza che ce ne possono essere altre; come un’infinita danza di matrioske. La nuova particella presenta le seguenti caratteristiche: una grossa massa (oltre 3.600 Mev, quasi quattro volte quella del protone); una potente carica elettrica positiva; un’instabilità tale da non permetterle di vivere per più di un millesimo di miliardesimo di secondo; e un cuore formato da due quark pesanti (quark charm), che probabilmente funzionano come un sistema di stelle doppie. E sono proprio i quark a fare sussultare gli scienziati, perché mai prima d’ora era stata individuata una particella caratterizzata da due “pesi massimi” di questo tipo. Giustificano, di fatto, l’esistenza di neutroni e protoni, ma solo se rappresentati da masse leggere. Qui, invece, si parla di due quark pesanti, che probabilmente ebbero grande risonanza durante la nascita dell’universo (Big Bang); e che oggi sono relegati all’interazione fra particelle in un acceleratore, o nel punto di contatto fra i raggi cosmici e l’atmosfera.

La notizia è stata divulgata dalla prestigiosa rivista Physical Review Letters e promette di approfondire ulteriormente la caccia all’essenza del creato. A proposito sappiamo pochissimo. La materia oscura suggerisce che ancora non sappiamo quale sia il reale valore di ciò che ci circonda; e l’energia oscura indica che l’universo si sta costantemente espandendo senza una spiegazione tangibile. I dati in nostro possesso sono deplorevoli. Del 4,9% della materia abbiamo una idea vaga; ma brancoliamo nel buio per ciò che riguarda il 26,8% della materia oscura, e il 68,3% dell’energia oscura. Come si può notare, i grandi progressi della fisica sono solo all’inizio. E la particella Xi vuole aiutarci proprio in questo. In particolare nel campo della ricerca delle quattro forze fondamentali che tengono in vita l’universo. La Xi potrebbe dare interessanti ragguagli sulla forza nucleare forte che permette la formazione degli atomi; e senza la quale i protoni e i neutroni non potrebbero esistere.

La notte di San Silvestro durerà un secondo in più

Impossibile rendercene conto, ma siamo in costante movimento, anche quando crediamo di essere immobili: nello stesso istante, infatti, ruotiamo intorno all’asse terrestre, al Sole e a un braccio della Via Lattea. Ma questo eccezionale dinamismo cosmico è tutt’altro che stabile: nel tempo, le distanze fra i corpi celesti e le forze attrattive che regolano le interazioni fra stelle e pianeti, cambiano. Significa che non siamo mai nello stesso punto dell’universo e che, in pratica, ogni giorno è leggermente diverso da un altro. Ecco perché non esiste un orologio in grado di misurare perfettamente il trascorrere del tempo. È un piccolo paradosso: esistono, infatti, gli orologi atomici, ma sono troppo precisi e di tanto in tanto devono essere sincronizzati con il reale cammino della Terra. L’ultima sincronizzazione avrà luogo questa notte; ed è il motivo per cui l’imminente Capodanno durerà un secondo in più rispetto agli altri.

La Terra, poco dopo la sua formazione, ruotava intorno al suo asse molto più velocemente di oggi; derivò dalla nebulosa che dette origine anche al Sole, poco più di 4,5 miliardi di anni fa. Il giorno durava molto meno. Oggi dura sempre di più; da un secolo a questa parte, 1,7 millisecondi in più. Non cambia nulla, ma racconta molto della natura che ci circonda. La Terra varia la corsa intorno al proprio asse, in base alla distanza della Luna e alla forza attrattiva esercitata dal nostro satellite. La Luna si allontana sempre più dalla Terra, di circa quattro centimetri ogni anno, e contemporaneamente spinge meno la “trottola” terrestre. Un fenomeno conclamato a livello cosmologico, che si verifica al contrario su quei satelliti che ruotano in senso antiorario, e anziché allontanarsi dal pianeta di riferimento, si avvicinano; è il caso che lega, per esempio, Tritone a Nettuno.

L’attività satellitare non è l’unico fattore a influire sulla rotazione terrestre. Anche in seguito ai movimenti dei ghiacciai o a fenomeni orogenetici particolarmente intensi gli orari sballano. D’altra parte può accadere che la rotazione aumenti la sua velocità momentaneamente per via dell’attività tellurica (terremoti); il forte sisma che sconvolse l’Indonesia nel 2004 provocò un’accelerazione di tre microsecondi. Come si fa, dunque, a calcolare esattamente il tempo? Si ricorre al cosiddetto secondo intercalare, leap second, tenendo conto che ogni cinquecento giorni si accumula un secondo di discrepanza fra il tempo registrato dagli orologi atomici e quello dettato dalla rotazione; e che per secondo si definisce una specifica vibrazione dell’atomo di cesio, resa nota nel corso della 13esima conferenza generale dei Pesi e delle Misure, tenutasi nel 1967. L’aggiustamento è periodicamente proposto dall’International Earth Rotation and Reference Systems Service, diviso fra la sede di Parigi e quella di Washington.

L’ultimo secondo è stato aggiunto il 30 giugno 2015; procedura attuata ventisei volte dal 1972 a oggi. Non ci sono stati cambiamenti dal 1999 al 2005. E i computer? Anch’essi si aggiorneranno. Google si adeguerà spalmando i vari millisecondi del ritardo in un arco di venti ore. Così ogni secondo risulterà più lungo di 13,9 microsecondi e permetterà di completare  l’allineamento. Appuntamento, dunque, per questa notte, in cui il brindisi avverrà come sempre allo scoccare della mezzanotte, ma all’una ci sarà l’introduzione ufficiale del secondo intercalare. Un’ora dopo il momento critico, per via del meridiano di Greenwich, la longitudine zero da cui si cominciano a contare le ore.  

A caccia di E.T.

"Telefono casa", Spielberg, 1982. Protagonista un omino stranissimo proveniente da chissà quale lontana galassia, che comprese al volo l'unico sistema per mettersi in contatto con mamma e papà, chiedendogli di tornare a prenderlo: lanciare un messaggio che potesse viaggiare a grandissima velocità. Torna in auge la frase del simpatico alieno all'indomani di una scoperta che lascia attoniti gli stessi scienziati: un'onda proveniente da una distanza di 95 anni luce, dalla costellazione di Ercole, fra i più grandi raggruppamenti stellari visibili dalla Terra. Di cosa si tratta?

E' ancora un mistero, del quale si discuterà il 27 settembre nel corso di una conferenza di astronomi organizzata a Guadalajara, in Messico. Si riferisce a un messaggio unico nel suo genere, captato nel maggio 2015 da un telescopio russo ai piedi del Caucaso; che dopo un anno di ricerche non dà ancora risposte. Si sa da dove e partito, ma non chi l'ha spedito. Gli scienziati vanno per ipotesi, non escludendo nessuna possibilità. Anche quella più enigmatica: gli alieni.

Il raggio è in realtà un'onda elettromagnetica, vale a dire una forma di propagazione dell'energia decantata per la prima volta da James Maxwell nell'Ottocento. Arriva dallo spazio e può dire molte cose. Ma in questo caso il tracciato dell'onda mostra un'impennata ingiustificata, come se, davvero, qualcuno avesse diramato volutamente energia nella nostra direzione. Chi?

C'è chi azzarda tirando in ballo la scala di Kardasev, ideata dall'astronomo russo Nikolaj Kardasev per classificare le ipotetiche civiltà dello spazio. Gli astronomi ritengono che per spedire un'onda elettromagnetica come quella registrata in Russia lo scorso anno, occorra una civiltà progredita. Più della nostra; di almeno 300 anni. Significa che noi saremo in grado di fare altrettanto non prima del 2350. Ma se così fosse perché adesso tace? Perché dal maggio del 2015 non ha più dato segnali?

Intanto c'è chi rema contro e prosaicamente coinvolge realtà più consone al mondo della fisica e dell'astronomia. Si chiamano quasar e sono corpi celesti davvero bizzarri, mai compresi fino in fondo. La loro caratteristica è quella di emettere tutti i tipi di radiazione; raggi gamma, x, infrarossi, onde radio e ultravioletti, da distanze di miliardi di anni luce dal nostro pianeta. Ecco il motivo del misterioso segnale russo. Ma non tutti sono convinti e rimandano a un altro fenomeno analogo avvenuto nel 1977.

Il 15 agosto è Jerry R. Ehman dell'Università dell'Ohio a codificare un segnale di 72 secondi, che non si è più ripetuto. «Wow!» esclamò, e questo è il nome con cui viene ricordato ancora oggi. E proprio quest'anno, Antonio Paris, professore presso il St. Petersburg College, in Florida, è tornato sull'argomento rivelando che  non ci fu nessuna anomalia, ma semplicemente un potente  rilascio di idrogeno dovuto al passaggio di due comete, all'epoca indecifrabili. Secondo Paris, contestato da molti membri dell'intellighenzia scientifica, ne avremo la prova con il futuro transito delle due comete previsto per il 2017 e il 2018. 

Non finisce qui. E se qualcuno desidera continuare a immaginare un futuro e non troppo lontano incontro con ET, ha motivo di farlo per via di un'altra importante scoperta avvenuta pochi giorni fa: un pianeta terrestre nell'orbita della nostra stella più vicina, Proxima Centauri, ad appena 4,2 anni luce da noi. Terrestre vuole dire che ha una superficie solida, e può ospitare l'acqua, e dunque la vita. Restano da capire le qualità atmosferiche. Perché se fossimo in grado di stimare una buona presenza di ossigeno e azoto, saremmo a cavallo.

Insomma, il giorno in cui verremo a contatto con civiltà extraterrestri sembra sempre più vicino. La pensa così anche Ellen Stofan, scienziata della Nasa, che senza entrare nel merito dei misteriosi messaggi intercettati non ha dubbi sul futuro: «Avremo forti indicazioni della vita oltre la Terra entro il 2025, e penso che ne avremo la prova definitiva entro 20 o 30 anni». 

La conferma delle onde gravitazionali

Delle numerose frasi a effetto ricondotte a Einstein, ne sarà vera una su cento. Ma è indubbio che il grande scienziato ha consegnato all'umanità una teoria straordinaria: l'energia corrisponde alla massa di un corpo moltiplicata per la velocità della luce elevata al quadrato. Senza essere dei fisici chiunque può comprendere la portata dell'enunciato: vuol dire che un corpo sparato a folle velocità a un tratto si trasforma in energia pura. Per avere la conferma di una tesi tanto azzardata si dovette aspettare l'eclisse del 29 maggio 1919. Alla fine Einstein divenne Einstein proprio perché predisse con successo che la gravità fosse in grado di attrarre non solo corpi dotati di una certa massa, ma anche la luce. Ebbene, sono passati da allora 97 anni. E proprio oggi abbiamo di nuovo il piacere di convalidare il paradigma einsteniano: grazie alle cosiddette onde gravitazionali, individuate per la prima volta il 14 settembre 2015.

Sono vibrazioni che si propagano nello spazio, provenienti da sorgenti lontanissime come buchi neri, supernove o pulsar. Più precisamente arrivano da masse in accelerazione, come due stelle che ruotano intorno allo stesso centro di massa. La scoperta ci presenta una visione nuova del cosmo. Lo studio delle onde gravitazionali potrebbe, infatti, aiutare a comprendere com'è nato l'universo, e dare un senso (anche se siamo ancora molto lontani) alla cosiddetta "gravità quantistica" che tenta di unificare il modello standard delle particelle fondamentali alla relatività generale einsteniana. «Le onde gravitazionali trasportano intatta l'informazione del fenomeno che le ha prodotte e per questo ora abbiamo uno strumento molto potente per studiare l'universo, sia da un punto di vista astrofisico che cosmologico», ci spiega Pia Astone, primo ricercatore dell'INFN di Roma. «La rivelazione ha portato con sé un'altra scoperta importante, quella della fusione di due buchi neri. E', dunque, molto probabile che continueremo ad avere delle sorprese ed è possibile che arriveremo a sapere qualcosa in più sull'universo primordiale».

Lawrence Krauss, cosmologo dell'Università dell'Arizona, con un tweet aveva anticipato al mondo l'importante scoperta. Le onde gravitazionali possono modificare lo spazio-tempo. E' la prova che la velocità della luce, la forza di gravità e la geometria del cronotopo sono unità sinergiche e complementari. La forza di gravità, in particolare, può essere intesa come una curvatura dello spazio-tempo, provocata dalle masse che la riguardano. Difficile semplificare, ma potremmo riferirci a un foglio di carta sul quale lasciamo cadere delle biglie. La gravità subita dai corpi sferici produce un avvallamento del foglio, idealmente assimilabile alla dimensione spazio-temporale.

Ligo, acronimo di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observastory, è il protagonista. E' un interferometro, strumento in grado di studiare gli effetti di composizione delle onde, in questo caso finalizzato alla comprensione di quelle gravitazionali; che risultano particolarmente difficili da analizzare perché molto più deboli di quelle elettromagnetiche o nucleari. Ligo, battezzato dal California Institute of Technology e dal Mit di Boston, funziona dal 2004. Consiste in un lungo tunnel a forma di L, caratterizzato alle estremità da due specchi capaci di rivelare, con l'ausilio di raggi laser, le onde gravitazionali. La missione è stata portata a termine grazie alla captazione di onde gravitazionali derivanti da due giganteschi buchi neri, dopo un viaggio di centinaia di milioni di anni luce.Perché sono così importanti le onde gravitazionali? Perché a differenza di molte altre onde non vengono "catturate" dallo spazio, dandoci l'opportunità di indagare fenomeni astronomici riferibili agli arbori dell'universo. L'argomento è caldo e in continua evoluzione. Virgo è un altro interferometro progettato per individuare le onde gravitazionali. Sorge nei pressi di Pisa e consta di due bracci lunghi tre chilometri calibrati per rispondere al "suono" di questi misteriosi messaggi spaziali. E in futuro ci sarà anche Lisa (Laser Interferometer Space Antenna): un interferometro costituito da tre satelliti distanti fra loro un milione di chilometri in orbita intorno al sole. 

La bomba H e i test coreani

La sismologia oggi non previene ma almeno è in grado di ponderare con efficacia la qualità e la quantità di energia sprigionata dal cuore terrestre. Se si tratta di "fisiologici" movimenti delle faglie si parla di terremoti, se però questi "sussulti" non sono coerenti con la geologia di un certo luogo, allora si può verosimilmente ipotizzare lo scoppio di un ordigno potente. Ecco perché il Servizio geologico americano e le autorità sudcoreane non ci hanno messo molto a capire che qualcosa non è quadrato a nord di Kilju, nella Corea del Nord, area già interessata in passato dai test nucleari. Poi la conferma con il comunicato ufficiale del paese asiatico che ha ammesso di avere condotto un test con una bomba nucleare all'idrogeno. Tutto torna. Ma cosa significa disporre di una bomba all'idrogeno e cosa la distingue da un tradizionale ordigno nucleare?

Edward Teller, la bomba H porta a lui. Fisico ungherese di Budapest, naturalizzato statunitense, scappa dall'Europa per fuggire alla tirannia nazista. Con lui ci sono menti come John von Neumann, fra i più grandi matematici della storia, ed Eugene Wigner, genio della meccanica quantistica. E' il "clan degli ungheresi". Seconda guerra mondiale, decolla il Progetto Manhattan coordinato da Robert Oppenheimer, altro fisico di fama internazionale, esperto di stelle di neutroni e buchi neri. Si basa su una serie di studi condotti dalla Prima guerra mondiale in poi. Con essi l'uomo prova per la prima volta a bombardare gli atomi con particelle ad alta energia. Si sa che l'atomo è costituito da protoni carichi positivamente che controbilanciano gli elettroni negativi situati all'esterno, all'interno di spazi chiamati orbitali; cambia però il numero di neutroni nel cuore dell'atomo che possono variare in uno stesso elemento costituendo i cosiddetti isotopi. E proprio su questo principio si basa il gioco dell'energia nucleare.

La bomba atomica, detta anche bomba A, funziona per via di un processo noto col termine specifico di fissione nucleare. Un atomo pesante viene destrutturato in frammenti più leggeri. Esempio pratico, l'uranio-235. Se questo processo avviene repentinamente e in modo incontrollato si ha una liberazione eccezionale di energia: quel che ha portato a Little Boy. E' il nome in codice della bomba sganciata su Hiroshima durante il secondo conflitto mondiale. Tre metri di lunghezza per un diametro di quasi un metro e circa 4mila chili. Come si arriva alla bomba H?

Ripartiamo da Teller e arriviamo all'incontro con Enrico Fermi - Nobel italiano per la fisica - avvenuto nel 1941. E' quest'ultimo infatti a suggerire al fisico ungherese la possibilità di utilizzare l'enorme calore prodotto da una comune esplosione atomica per riscaldare una massa di deuterio (un isotopo dell'idrogeno), e arrivare alla fusione nucleare, ottenendo una potenza mai sprigionata prima dall'uomo. Si cerca in pratica di imitare ciò che accade normalmente sulle stelle. Oppenheimer continua i suoi studi sulla bomba A e delega la bomba a idrogeno a Teller e a due suoi collaboratori. In realtà spera che non arrivino da nessuna parte, perché evidentemente la bomba atomica tradizionale ha già fatto abbastanza danni. Non è d'accordo Teller che va avanti per la sua strada giungendo all'obiettivo: la prima bomba H funzionante.

Il "prototipo" viene lanciato il 1 novembre 1952 a 5mila chilometri dall'arcipelago delle Hawaii e disintegra l'isola di Eugelab, creando un cratere sottomarino largo quasi due chilometri e profondo cinquanta metri. Ivy Mike, così è battezzato, è cinquecento volte più potente delle due bombe a fissione lanciate su Hiroshima e Nagasaki. Gli specialisti parlano di 10,4 megatoni, equivalenti a 10,4 milioni di tonnellate di tritolo. Non basterebbero tutti gli ordigni utilizzati nei due conflitti bellici mondiali per equiparare la sua potenza. La notizia viene tenuta a bada dai media e resa nota solo da Harry Truman, presidente degli Stati Uniti, il 7 gennaio 1953. Ma ormai la corsa agli armamenti nucleari è irrefrenabile. Si arriverà a una variante ancora più potente della bomba H, con l'impiego del cobalto.Il futuro? Chi può dirlo. Il primo test nucleare della storia è avvenuto il 16 luglio 1945, all'interno del Progetto Manhattan. L'ultimo poche ore fa. Una decina i paesi coinvolti, compresi Francia, Inghilterra, India e Pakistan. Le stime indicano 2.044 test nucleari (pari alla potenza di 35mila bombe di Hiroshima) dal 1945 al 1996, con l'avvento del Trattato di bando complessivo dei test nucleari (CTBT). Con esso si proibiscono i test nucleari in qualsiasi ambiente e in qualsiasi stato. C'è solo un piccolo particolare. Non è mai entrato in vigore e continua a essere mal tollerato da molti paesi. Uno fra questi è la Corea del Nord.

Google ordina il computer atomico

Comunicare nello spazio e sulla terra in modo da non essere mai intercettati e poter quindi consegnare senza problemi un messaggio segreto: è il sogno di ogni governo, di tutti i servizi di intelligence, e, in fondo, di ognuno di noi, abituati a scambiarci informazioni via mail o tramite Facebook con il timore di essere "scoperti". O volendo dare voce all'immaginazione, potremmo azzardare di più, pensando a una realtà aliena che ci attacca e che alla fine perde la sfida con i terrestri, perché dotati di un sistema di "messaggistica" impossibile da decifrare. Attualmente, però, tutto ciò è un'utopia. Perché la comunicazione tradizionale attuale si basa sulle onde radio e la fibra, messaggi che possono essere "letti" e "manipolati". In pratica se qualcuno spedisce un dato criptato secondo il sistema attuale, può essere scoperto perché c'è chi può individuare la "chiave di lettura". Da oggi però le cose potrebbero cambiare grazie all'invenzione di un futuristico sistema di comunicazione basato sull'impiego dei fotoni. Sono le particelle elementari della luce. Cos'hanno di diverso dagli altri messaggeri? Non possono essere intercettati e quindi "rubati". Se non distruggendoli. Non è facile comprenderlo perché presuppone conoscenze avanzate di fisica, che fra le altre cose concerne il famoso paradosso di Schroedinger, tale per cui un gatto è allo stesso tempo vivo e morto.

Ma proprio in questi giorni un team di scienziati italiani ha reso noto di essere riuscito a comunicare tramite la luce. «E' una prima assoluta nel mondo'», ha detto il presidente dell'Asi, Roberto Battiston. Trasmissioni dati quantistiche erano state finora tentate a Terra, ma su distanze dieci volte inferiori».

Alcune informazioni sono state "impacchettate" sottoforma di raggi quantizzati e spedite verso il satellite Lares, lanciato nello spazio nel 2012; da qui hanno poi raggiunto di nuovo la superficie terrestre, portando con sé i dati che servivano al test. E' il successo ottenuto dai ricercatori del Centro di Geodesia spaziale di Matera dell'Agenzia Spaziale Italiana (Asi), in collaborazione con gli esperti dell'Università di Padova. Il messaggio quantistico inviato nello spazio ha viaggiato per 1.700 chilometri. Un record. Prima si era arrivati a 144 chilometri. Non è la prima volta in assoluto che si arriva a una comunicazione a livello quantistico. Precedentemente il fenomeno era stato ottenuto fra le Isole Canarie di La Palma e Tenerife, coinvolgendo gli strumenti dell'Optical Ground Station dell'Esa. Anche in questo caso è stato possibile appurare lo scambio di informazioni fra due fotoni sottoforma di qubit (assimilabili ai classici bit).Interessa tanto questa notizia, perché è in corso una vera e propria gara per riuscire a elaborare il primo sistema di comunicazione quantistica ufficiale. In questo modo ci si potrebbe avvantaggiare dell'ipotesi di poter usufruire per la prima volta di messaggi impossibili da codificare. Che si muovono a grandissima velocità. Non è solo una questione legata alla possibilità di impiego in campo militare perché da qui si aprono nuove sfide; tipo quella di poter creare il primo centro di comunicazione quantistica spaziale. Compito che in un futuro non tanto lontano potrà essere assolto per esempio della stazione spaziale internazionale. E da qui si può partire per lo scenario più fantascientifico: il teletrasporto. Perché se è vero che oggi siamo riusciti a spedire dei minimessaggi quantistici, un domani c'è chi spera di poter inviare corpi e oggetti da una parte all'altra del pianeta. O dove solo la più fervida immaginazione può suggerire; come nei bellissimi esempi offerti da film come Star Trek e Stargate. 

Messaggi fotonici

Comunicare nello spazio e sulla terra in modo da non essere mai intercettati e poter quindi consegnare senza problemi un messaggio segreto: è il sogno di ogni governo, di tutti i servizi di intelligence, e, in fondo, di ognuno di noi, abituati a scambiarci informazioni via mail o tramite Facebook con il timore di essere "scoperti". O volendo dare voce all'immaginazione, potremmo azzardare di più, pensando a una realtà aliena che ci attacca e che alla fine perde la sfida con i terrestri, perché dotati di un sistema di "messaggistica" impossibile da decifrare. Attualmente, però, tutto ciò è un'utopia. Perché la comunicazione tradizionale attuale si basa sulle onde radio e la fibra, messaggi che possono essere "letti" e "manipolati". In pratica se qualcuno spedisce un dato criptato secondo il sistema attuale, può essere scoperto perché c'è chi può individuare la "chiave di lettura". Da oggi però le cose potrebbero cambiare grazie all'invenzione di un futuristico sistema di comunicazione basato sull'impiego dei fotoni. Sono le particelle elementari della luce. Cos'hanno di diverso dagli altri messaggeri? Non possono essere intercettati e quindi "rubati". Se non distruggendoli. Non è facile comprenderlo perché presuppone conoscenze avanzate di fisica, che fra le altre cose concerne il famoso paradosso di Schroedinger, tale per cui un gatto è allo stesso tempo vivo e morto.

Ma proprio in questi giorni un team di scienziati italiani ha reso noto di essere riuscito a comunicare tramite la luce. «E' una prima assoluta nel mondo'», ha detto il presidente dell'Asi, Roberto Battiston. Trasmissioni dati quantistiche erano state finora tentate a Terra, ma su distanze dieci volte inferiori».

Alcune informazioni sono state "impacchettate" sottoforma di raggi quantizzati e spedite verso il satellite Lares, lanciato nello spazio nel 2012; da qui hanno poi raggiunto di nuovo la superficie terrestre, portando con sé i dati che servivano al test. E' il successo ottenuto dai ricercatori del Centro di Geodesia spaziale di Matera dell'Agenzia Spaziale Italiana (Asi), in collaborazione con gli esperti dell'Università di Padova. Il messaggio quantistico inviato nello spazio ha viaggiato per 1.700 chilometri. Un record. Prima si era arrivati a 144 chilometri. Non è la prima volta in assoluto che si arriva a una comunicazione a livello quantistico. Precedentemente il fenomeno era stato ottenuto fra le Isole Canarie di La Palma e Tenerife, coinvolgendo gli strumenti dell'Optical Ground Station dell'Esa. Anche in questo caso è stato possibile appurare lo scambio di informazioni fra due fotoni sottoforma di qubit (assimilabili ai classici bit).Interessa tanto questa notizia, perché è in corso una vera e propria gara per riuscire a elaborare il primo sistema di comunicazione quantistica ufficiale. In questo modo ci si potrebbe avvantaggiare dell'ipotesi di poter usufruire per la prima volta di messaggi impossibili da codificare. Che si muovono a grandissima velocità. Non è solo una questione legata alla possibilità di impiego in campo militare perché da qui si aprono nuove sfide; tipo quella di poter creare il primo centro di comunicazione quantistica spaziale. Compito che in un futuro non tanto lontano potrà essere assolto per esempio della stazione spaziale internazionale. E da qui si può partire per lo scenario più fantascientifico: il teletrasporto. Perché se è vero che oggi siamo riusciti a spedire dei minimessaggi quantistici, un domani c'è chi spera di poter inviare corpi e oggetti da una parte all'altra del pianeta. O dove solo la più fervida immaginazione può suggerire; come nei bellissimi esempi offerti da film come Star Trek e Stargate. 

Rivoluzione quantistica

e così rieccomi in prima pagina. questa volta con un articolo di meccanica quantistica. non proprio leggerissimo… ma tant'è…qui per tutti gli altri articoli: Rivista della Natura

I misteri della termodinamica

Quando rompiamo un uovo e lasciamo che albume e tuorlo riempiano una pentola, verosimilmente non ci poniamo altro obiettivo se non quello di cucinare qualcosa di buono. In realtà, dietro a questa banale operazione, si cela un intero mondo: quello dell'entropia (dal greco entropé, che significa “conversione, confusione”). Il termine, ben noto agli scienziati, ma astruso per la maggior parte delle persone che non ha mai masticato un po' di fisica, viene affrontato per la prima volta da Rudolf Clausius nel suo Trattato sulla teoria della meccanica del calore pubblicato nel 1864. Si rifà a una teoria secondo la quale ogni tipo di trasformazione avviene in una sola direzione, verso il maggior disordine; mentre non accade mai il fenomeno contrario. Immaginiamo un recipiente colmo di un gas che indichiamo con la lettera A e un altro riempito con il gas B. A un certo punto apriamo una fessura consentendo ai due gas di venirsi incontro e fondersi fra loro. Dall'incontro fra le varie molecole si instaura un grado di disordine massimo. Dunque l'entropia misura questo parametro; si ha, perciò, una minore entropia quando il disordine è minimo e una entropia massima quando il disordine è totale. Si possono fare molti altri esempi, come una goccia di inchiostro che scivola in un bicchiere d'acqua, o del caffè che viene versato in una tazza di latte. In entrambi i casi si passa da una condizione di ordine al disordine, con un'impennata dell'entropia. Si può fare un altro esempio prendendo come riferimento una boccetta di profumo: nello stadio iniziale le molecole isolate dall''universo' sono ordinate e con bassa entropia; ma se togliamo il tappo evaporano, raggiungendo il disordine e il cosiddetto equilibrio dinamico. E si può far riferimento perfino all'universo, considerando che da un ordine iniziale, l'espansione a cui è sottoposto in seguito al big bang, fa sì che ci sia un continuo aumento del disordine e dell'entropia. Perché non si può tornare allo stato originale? Perché a fronte di un solo stato di ordine vi sono miliardi di miliardi di miliardi di stati di disordine possibili. Tutti questi processi, come si può facilmente intuire, sono irreversibili e seguono inevitabilmente la freccia del tempo. Questo vuol dire che il processo inverso (per esempio la separazione dei due gas A e B nei due recipienti) non avviene spontaneamente in natura. Se da un lato l’entropia viene, dunque, usualmente associata al disordine, la sua definizione termodinamica è invece basata sul concetto di calore. Il calore può essere definito come il trasferimento di energia termica (forma di energia che caratterizza ogni corpo dotato di una certa temperatura superiore allo zero assoluto) da un corpo all'altro. Da ciò dipendono numerosi aspetti della fisica e, quindi, dei tanti fenomeni naturali che ci riguardano anche in prima persona. I primi ad associare il calore all'energia, e non più quindi al fantomatico fluido invisibile detto “calorico”, furono a cavallo fra il Settecento e l'Ottocento Benjamin Thompson, Humphry Davy e James Prescott Joule. Con essi si gettano le basi della termodinamica. Ma cosa si intende con questo termine? Si riferisce a una branca della fisica finalizzata allo studio delle trasformazioni subite da un “sistema”, successive a un processo di scambio di energia con altri sistemi o con l'ambiente che ci circonda. Il primo a capire che si potesse ottenere forza lavoro da uno scambio energetico in cui fosse coinvolto il calore fu Nicolas Léonard Sadi Carnot, nel 1824. Ha appena 28 anni quando pubblica Réflexions sur la puissance due feu (Riflessioni sulla potenza motrice del fuoco). Ma il primo principio della termodinamica – detto anche legge di conservazione dell'energia – è opera di Joule. Attua il seguente esperimento, lasciando cadere in un recipiente adiabatico (sistema che non può scambiare calore con l'esterno) un peso collegato a un'asta verticale tramite una corda, registrando un aumento della temperatura del liquido dovuta all'attrito dell'oggetto in esso precipitato. È la conferma che l’energia può assumere varie forme (lavoro, calore) fra loro equivalenti. Poco più tardi, grazie alle intuizioni di Carnot, ma attraverso gli studi di Clausius, si giunge alla seconda legge della termodinamica, caposaldo della fisica moderna, che pone dei limiti al passaggio di energia da una forma all’altra.

La seconda legge delle termodinamica prende spunto dal fatto che il calore fluisce naturalmente da una sorgente più calda a una più fredda. Il processo contrario non si verifica mai. (Se si esclude il mondo microscopico e i cosiddetti “moti browniani”). È stabilita dalla seguente “formulazione” espressa da Kelvin-Planck: “È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia la conversione in lavoro del calore fornito da una sorgente a temperatura uniforme”. Il fenomeno concerne il fatto che il rendimento di un qualunque motore termico soggiace alla regola tale per cui solo una parte dell'energia termica del combustibile si trasforma in lavoro utile; una parte viene inevitabilmente trasferita all’ambiente circostante come calore, e non e’ più utilizzabile. Empiricamente è lecito aspettarsi che circa un terzo del contenuto energetico di una fonte di calore si può trasformare in un'altra forma energetica, per esempio l'energia elettrica. In che modo, quindi, c'è relazione fra entropia e secondo principio della termodinamica? Immaginiamo un sistema termodinamico qualsiasi in equilibrio nello stato A. Lo vogliano “traslare” nel punto B attraverso un processo irreversibile (proprio dell'entropia) per poi ritornare allo stadio A con un processo reversibile. Il ciclo completo viene spiegato dalla relazione 1. Ma sappiamo che 2 corrisponde alla differenza di entropia evidenziata da Clausius (3), quindi si arriva a ottenere 4: la nuova relazione evidenzia che l'integrale non corrisponde alla variazione di entropia fra i due stati A e B essendo di valore inferiore. È ammissibile, dunque, l'uguaglianza 5 nel momento in cui la trasformazione analizzata è reversibile. In tal caso l'integrale sarebbe nullo e non ci sarebbe, di fatto, aumento di entropia. Dunque la relazione dQ/T diviene zero portando a 6 e di conseguenza a 7. Tutto ciò indica che l'entropia non può diminuire ma solo aumentare se la trasformazione è irreversibile e rimanere costante se quest'ultima è reversibile. E si arriva al risultato finale: 8. Da qui il concetto può essere ampliato considerando l'esistenza di un sistema che scambia calore con l'ambiente circostante, vale a dire non isolato, nell'ambito del cosiddetto universo termodinamico: e si hanno 9 e 10. Ora che si è arrivati alla formula finale si può capire perché è utile comprendere l'ordine e il disordine delle cose, benché molti scienziati ammettano che l'entropia possa essere assimilabile a una grandezza fisica anomala, dove “non vale un principio di conservazione, ma un principio di non conservazione”. In pratica il secondo principio della termodinamica afferma che quando si ha un processo spontaneo si ha aumento di entropia. «I processi spontanei, come anche quelli inventati dall’uomo per le sue molteplici attività», spiega Piero Chiaradia, fisico dell'Università Tor Vergata di Roma, «sono tutti irreversibili, essendo soggetti alle limitazioni del secondo principio e comportando aumenti di entropia dell’universo. Se fossimo invece capaci di eseguire quelle stesse trasformazioni termodinamiche in modo reversibile, allora per esse non esisterebbe il secondo principio e l’entropia rimarrebbe costante. Questo però è un sogno irrealizzabile». La seconda legge della termodinamica ci dice che la produzione di lavoro è sempre accompagnata dalla trasformazione di energia “pregiata”, cioè calore ad alta temperatura, in energia “degradata”, il calore a bassa temperatura, che non è ritrasformabile. In pratica si perde per sempre. In particolare, nel caso dell'universo, una volta che tutte le trasformazioni energetiche possibili avranno avuto luogo, si assisterà alla morte termica del cosmo, con la scomparsa di ogni forma vivente. La seconda legge della termodinamica ci dice anche che l'energia ha dei paletti e non può trasformarsi liberamente da una forma all'altra. E ci richiama al fatto che ogni trasformazione fisica avviene in un verso bene preciso: una palla che rimbalza, si fermerà per via dell'attrito (mentre non può, da ferma, mettersi a “saltellare”); l'acqua presente in un bicchiere tenderà a evaporare, ma il processo contrario non è ammissibile; un tuffatore che si butta in piscina, non può tornare indietro a metà percorso. E tutto è in funzione del tempo. Tutti fenomeni analizzati, infatti, si verificano in seguito al trascorrere dei minuti, delle ore e via dicendo. È in pratica l'entropia che consente di dare un senso alle parole “passato” e “futuro”. L'entropia, infine, ci aiuta a comprendere fenomeni di ampio spettro come l'inquinamento. Siamo infatti impegnati tutto il giorno a sistemare le cose, a mettere in ordine: la cucina, la camera, i fogli sulla scrivania; spazziamo le foglie e leviamo la polvere dai mobili. Ma non ci rendiamo conto che, così facendo, diminuiamo il disordine a noi familiare, aumentando quello dell'ambiente circostante. Dunque l'inquinamento può essere considerato come l'aumento di entropia nell'ambiente provocato dalla nostra attività quotidiana. Mettiamo a posto la casa, ma creiamo disordine tutt'intorno.