I cambiamenti nell’ambiente bilanciano l’evoluzione

Tutti siamo molto influenzati da dove siamo cresciuti, anche i batteri. Ma quando l’ambiente cambia, rende la vita—e l’evoluzione—molto più casuali.

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Microscopiche macchine, piccoli numeri, grandi problemi

Cosa succederebbe se potessimo muovere le cose atomo per atomo? Sono decenni che gli scienziati immaginano risposte. E mestieri per i nanorobot, le microscopiche macchine in grado di farlo: ripulire perdite di petrolio, consegnare medicinali esattamente dove serve nel corpo, o distruggere con precisione cellule tumorali.

Le macchine molecolari sono la cosa che più si avvicina a realizzare questo sogno. Ma arrivarci è stato un lungo e difficile percorso.Continua a leggere

Il mondo allo specchio dell’antimateria

Qua e là in libri, film o fumetti ogni tanto spunta la misteriosa antimateria. Spesso, si sta sul vago riguardo cosa sia e cosa faccia, rendendola la versione “scientificosa” della magia.

Una creatura di “antimateria” spunta in un vecchio episodio di Doctor Who. credit: doctorwhofromthestart.wordpress.com

Ma l’antimateria esiste: la conosciamo così bene da sfruttarla anche in medicina. La sua scoperta è uno dei più grandi successi della fisica teorica. Allo stesso tempo, però, ci ha creato un bel grattacapo.

Tra gli anni Venti e Trenta, i fisici cercavano di mettere d'accordo la Relatività Speciale e la Meccanica Quantistica. L’unico modo per farle funzionare era introdurre una nuova, strana materia, uguale alla materia normale, ma al contrario. Erano come due persone allo specchio. Sono uguali e si muovono allo stesso modo, ma se una alza la mano sinistra, l’altra alza la destra. In termini di particelle, se una ha carica positiva, o spin in su, o altro, l’altra ha carica negativa, o spin in giù, o comunque tutto all’opposto. Era più del riflesso della materia, era quasi il suo gemello malvagio: la chiamarono antimateria.

credit: a113animation.com

Il nome viene da dove pensate che venga: dall’essere il contrario della materia. Come tutti gli opposti, quando materia ed antimateria si incontrano, si annullano. Spariscono in un istante, trasformandosi in pura energia—un processo chiamato annichilazione.

L’antimateria non era solo un trucco matematico: ben presto gli scienziati avvistarono le prime antiparticelle. Trovare l’antimateria fu un successo senza precedenti: la teoria aveva tracciato la via per scoprire un universo mai visto.

Ma perché era rimasto invisibile? Perché l’universo è di materia? Perché esiste? Non avrebbe dovuto annichilarsi* con un anti-universo uguale e contrario? Le leggi fisiche sono diversa per l’antimateria?

L’esperimento Alpha al CERN prova a rispondere almeno a quest’ultima domanda. Dopo essere riusciti a creare ed isolare degli atomi di anti-idrogeno—con anti-protoni, anti-elettroni e tutto—gli scienziati li hanno stimolati con luce laser. La reazione che hanno visto dall’anti-idrogeno è esattamente uguale a quella che conosciamo per l’idrogeno. Le leggi sembrano uguali anche per l’anti-materia.

Probabilmente siamo tutti di materia perché, dopo il Big Bang, ce n’era giusto un pochino di più. Da dove venga il microscopico equilibrio che ha regalato l’universo alla materia resta ancora uno dei più grandi misteri della scienza.

Una rappresentazione dello squilibrio materia-antimateria al Deutsches Museum di Monaco (Germania). La tanica di sabbia nera rappresenta l’antimateria all’origine dell’universo, quella bianca la materia—sono alte circa un metro, quella bianca contiene un singolo granello in più. credit: scilogs.spektrum.de

 

*Suona strano, ma quello è il verbo: materia e antimateria si annichilano.

Foto copertina: CC0 Julia Schwab/pixabay

The Big Bell Test: le particelle si parlano alle nostre spalle?

Il mondo quantistico è strano. Così strano che pure Einstein—che, penso siamo d’accordo, era un uomo piuttosto intelligente—aveva qualche problema a farci i conti.

Una cosa che proprio non gli dava pace erano le particelle nei cosiddetti stati entangled. Senza addentrarci troppo nei dettagli: se le misuriamo separatamente danno valori casuali ma, se li confrontiamo, li troveremo sempre in accordo tra loro.

Non importa quanto lontane siano le due particelle, è come se si comunicassero telepaticamente come rispondere. Veritasium lo spiega meglio in questo video.

Einstein proprio non voleva crederci. Pensava che quel che faccio io con la mia particellina qui non possa aver effetto sulla tua particella lì, specialmente non più veloce della luce. Che sembra molto ragionevole… ma è anche sbagliato.

Negli anni Sessanta, John Stewart Bell provò matematicamente che, se una teoria vuole riprodurre i risultati della meccanica quantistica (che, per la cronaca, sono giusti), deve lasciare che le particelle siano “telepatiche”. Questo, tra parentesi, vale anche per la Meccanica Quantistica, non solo per altre strane teorie alternative.

Nonostante esperimenti su esperimenti abbiano confermato che la Meccanica Quantistica fa come dice Bell, alcune altre persone molto intelligenti non sono convinte. Perciò diverse università, dall’Australia a Roma, da Monaco agli Stati Uniti, hanno messo in piedi un gigantesco esperimento collaborativo: il Big Bell Test ( capito il nome ora?). In ciascuna sede, hanno misurato coppie di particelle, controllando le previsioni di Bell che sarebbero state “telepatiche”. Più casuali sono i test, più è difficile fingere di essere telepatici (vale per persone come per le particelle), perciò le misure erano determinate a caso.

Ma estirpare ogni possibile connessione tra dati apparentemente “casuali” è veramente difficilissimo, così gli scienziati hanno chiesto l’aiuto del pubblico. Più di 100mila persone hanno giocato ad un gioco online: le loro scelte indipendenti e imprevedibili hanno deciso le misure da fare.

Com’è finita? È presto per dirlo, ma dai risultati preliminari… come dire… mi dispiace, Albert: capita anche ai migliori.

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John Bell — deal with it. (CC-BY-SA, modifications by me, click for original)

Per saperne di più
  • Stavolta ho allegramente sorvolato su un sacco di roba. A mia difesa, ci sono interi libri scritti più o meno attorno a questo specifico problema. Personalmente, mi piace molto questo
  • Se non avete tempo di sciropparvi il libro, quelli del Big Bell Test hanno messo assieme una playlist con spiegazioni dai migliori youtuber di divulgazione

 

Foto copertina: CC0 Michael Schwarzenberger/pixabay