martedì 8 dicembre 2009

Brillamenti, Protuberanze , Universo stazionario

Quali sono le differenze tra protuberanze e brillamenti solari ?


I brillamenti o flares sono eruzioni improvvise di forte luminosità che si accendono in pochi minuti su piccole regioni della superficie visibile del Sole , spegnendosi nell’arco di un’ora circa. Oltre a liberare luce e altra radiazione , i brillamenti producono flussi di particelle come protoni ed elettroni che in parte raggiungono la Terra : qui interagiscono nell’alta atmosfera dando origine alle aurore

Le protuberanze sono zone della cromosfera che si estende oltre il bordo del Sole come un ponte o un getto di materia brillante. Possono essere spruzzi di materia associati ai brillamenti oppure derivare dall’addensamento di materia coronale sopra la cromosfera. Possono raggiungere altezze pari al raggio solare.

Teoria dell’Universo stazionario e i suoi limiti
La teoria dello stato fu sviluppata nel 1948 da Fred Hoyle, Hermann Bondi, Thomas Gold ed altri come alternativa alle teorie che assumono un Big Bang.
La sua base filosofica è il cosiddetto Principio cosmologico perfetto, che afferma che il nostro punto di osservazione dell'Universo non sarebbe per nulla particolare, non solo dal punto di vista della posizione, ma anche da quello temporale: non solo l'uomo, la Terra, il Sole o la Via Lattea non sono al centro dell'Universo (né in alcun'altra posizione privilegiata), ma su scala cosmologica anche l'epoca in cui viviamo non sarebbe significativamente differente da ogni altra. L'universo su grande scala sarebbe quindi eterno ed immutabile.
Questo principio può essere conciliato con la cosiddetta Legge di Hubble (l'osservazione del moto di recessione delle galassie, le quali si allontanano da noi ad una velocità proporzionale alla loro distanza) solo assumendo che si abbia una continua creazione di materia, in modo da mantenere costante la densità media. Siccome il tasso a cui la materia dovrebbe essere creata è molto basso (1 atomo di Idrogeno per m³ ogni miliardo di anni) la mancata osservazione di questo fenomeno non costituisce un vero problema per la teoria, anche se alcuni suoi seguaci (ad es. Halton Arp) hanno ipotizzato che i nuclei galattici attivi sarebbero i luoghi dove la materia sarebbe creata.
La prova che ha portato ormai all'abbandono della teoria dello stato stazionario venne dalla scoperta della Radiazione cosmica di fondo nel 1964. Questa radiazione era stata predetta teoricamente come una naturale conseguenza di un Big Bang. Per quanto non fosse in contraddizione con lo stato stazionario (anzi, alcuni seguaci di Hoyle avevano persino predetto la sua esistenza), quest'ultima osservazione convinse quasi tutti ad abbandonare questa teoria. Fra le eccezioni ci furono lo stesso Hoyle, Arp, Narlikar e Geoffrey Burbidge, ed alcuni di loro continuano a lavorare a varianti della teoria dello stato stazionario.
Fatte queste poche eccezioni, la controversia sullo stato stazionario ha oggi un interesse prevalentente storico: occasionalmente i modelli "stazionari" segnano qualche punto a loro favore (ad esempio la cosiddetta cosmologia dello stato quasi-stazionario spiega con naturalezza la recente e inattesa scoperta che l'espansione dell'universo starebbe accelerando), ma questi non sembrano essere paragonabili ai successi delle teorie "standard" del Big Bang.
Per questo motivo il Big Bang viene ormai considerato un fatto acquisito da quasi tutti gli astronomi, ed il dibattito in campo cosmologico riguarda quale delle sue numerosissime varianti sia la più corretta. In particolare, alcune di queste teorie (ad es. molti modelli inflazionari) vanno oltre il Big Bang stesso e cercano di spiegare (perlomeno dal punto di vista matematico) quello che molti considerano il principale punto debole della teoria, ovvero la sua incapacità di spiegare che cosa abbia "causato" il Big Bang stesso, e di conseguenza la formazione del nostro universo.
È degno di nota, ed abbastanza paradossale, che molti dei modelli inflazionari più accreditati prevedano che la fase inflazionaria sia eterna e generi infiniti "universi" (intesi come regioni di dimensioni molto più ampie di quello che comunemente chiamiamo "universo") di caratteristiche distinte. Fra questi modelli ve ne sono diversi che possono portare ad una situazione stazionaria, e in questi modelli il Principio cosmologico perfetto potrebbe essere valido, per quanto su scale enormemente più ampie di quelle esaminate da Hoyle e dai suoi seguaci.

Brillamenti, Protuberanze , Universo stazionario

Quali sono le differenze tra protuberanze e brillamenti solari ?


I brillamenti o flares sono eruzioni improvvise di forte luminosità che si accendono in pochi minuti su piccole regioni della superficie visibile del Sole , spegnendosi nell’arco di un’ora circa. Oltre a liberare luce e altra radiazione , i brillamenti producono flussi di particelle come protoni ed elettroni che in parte raggiungono la Terra : qui interagiscono nell’alta atmosfera dando origine alle aurore

Le protuberanze sono zone della cromosfera che si estende oltre il bordo del Sole come un ponte o un getto di materia brillante. Possono essere spruzzi di materia associati ai brillamenti oppure derivare dall’addensamento di materia coronale sopra la cromosfera. Possono raggiungere altezze pari al raggio solare.

Teoria dell’Universo stazionario e i suoi limiti
La teoria dello stato fu sviluppata nel 1948 da Fred Hoyle, Hermann Bondi, Thomas Gold ed altri come alternativa alle teorie che assumono un Big Bang.
La sua base filosofica è il cosiddetto Principio cosmologico perfetto, che afferma che il nostro punto di osservazione dell'Universo non sarebbe per nulla particolare, non solo dal punto di vista della posizione, ma anche da quello temporale: non solo l'uomo, la Terra, il Sole o la Via Lattea non sono al centro dell'Universo (né in alcun'altra posizione privilegiata), ma su scala cosmologica anche l'epoca in cui viviamo non sarebbe significativamente differente da ogni altra. L'universo su grande scala sarebbe quindi eterno ed immutabile.
Questo principio può essere conciliato con la cosiddetta Legge di Hubble (l'osservazione del moto di recessione delle galassie, le quali si allontanano da noi ad una velocità proporzionale alla loro distanza) solo assumendo che si abbia una continua creazione di materia, in modo da mantenere costante la densità media. Siccome il tasso a cui la materia dovrebbe essere creata è molto basso (1 atomo di Idrogeno per m³ ogni miliardo di anni) la mancata osservazione di questo fenomeno non costituisce un vero problema per la teoria, anche se alcuni suoi seguaci (ad es. Halton Arp) hanno ipotizzato che i nuclei galattici attivi sarebbero i luoghi dove la materia sarebbe creata.
La prova che ha portato ormai all'abbandono della teoria dello stato stazionario venne dalla scoperta della Radiazione cosmica di fondo nel 1964. Questa radiazione era stata predetta teoricamente come una naturale conseguenza di un Big Bang. Per quanto non fosse in contraddizione con lo stato stazionario (anzi, alcuni seguaci di Hoyle avevano persino predetto la sua esistenza), quest'ultima osservazione convinse quasi tutti ad abbandonare questa teoria. Fra le eccezioni ci furono lo stesso Hoyle, Arp, Narlikar e Geoffrey Burbidge, ed alcuni di loro continuano a lavorare a varianti della teoria dello stato stazionario.
Fatte queste poche eccezioni, la controversia sullo stato stazionario ha oggi un interesse prevalentente storico: occasionalmente i modelli "stazionari" segnano qualche punto a loro favore (ad esempio la cosiddetta cosmologia dello stato quasi-stazionario spiega con naturalezza la recente e inattesa scoperta che l'espansione dell'universo starebbe accelerando), ma questi non sembrano essere paragonabili ai successi delle teorie "standard" del Big Bang.
Per questo motivo il Big Bang viene ormai considerato un fatto acquisito da quasi tutti gli astronomi, ed il dibattito in campo cosmologico riguarda quale delle sue numerosissime varianti sia la più corretta. In particolare, alcune di queste teorie (ad es. molti modelli inflazionari) vanno oltre il Big Bang stesso e cercano di spiegare (perlomeno dal punto di vista matematico) quello che molti considerano il principale punto debole della teoria, ovvero la sua incapacità di spiegare che cosa abbia "causato" il Big Bang stesso, e di conseguenza la formazione del nostro universo.
È degno di nota, ed abbastanza paradossale, che molti dei modelli inflazionari più accreditati prevedano che la fase inflazionaria sia eterna e generi infiniti "universi" (intesi come regioni di dimensioni molto più ampie di quello che comunemente chiamiamo "universo") di caratteristiche distinte. Fra questi modelli ve ne sono diversi che possono portare ad una situazione stazionaria, e in questi modelli il Principio cosmologico perfetto potrebbe essere valido, per quanto su scale enormemente più ampie di quelle esaminate da Hoyle e dai suoi seguaci.

venerdì 4 dicembre 2009

materia oscura - Rubbia

Materia ed energia oscura
intervento tenuto da Carlo Rubbia il 26/11/2009


Due sono le domande che dobbiamo porci: quant’è la massa dell’universo e cosa lo costituisce. Usando una metafora, abbiamo una valigia: quanto pesa e cosa contiene?

Vediamo la prima questione.
Studiando la frequenza della radiazione emessa da un corpo “x” sono in grado di conoscerne la massa.
Usando un’altra metafora: se ascolto il suono di una campana e di un campanellino, capisco perfettamente, senza bisogno di guardare, quale dei due oggetti sia il più grande.
Ora, l’universo ha una sua “voce”? Emette una radiazione? Certo, è la radiazione cosmica di fondo (osservabile grazie al WMAP).
Da ciò otteniamo la sua massa, 1053 kg.
Com’è distribuita tale massa all’interno dell’universo? Qual’è la sua densita’ (indicata con w)?
Tre sono le possibilita’:
I. w=0 In tal caso l’universo andrà espandendosi all’infinito fino alla fine dei tempi.
II. w>1 In tal caso l’universo collasserà per effetto della gravità andando a formare un nuovo “uovo cosmico” (Big Crunch).
III. w=1 In tal caso l’universo troverà un suo equilibrio.
Dati sperimentali danno per valida la terza opzione.

Da cosa è dunque costituito questo “1”?
Da:
I. Materia ordinaria (quella formatasi per nucleosintesi tre minuti dopo il big bang, classificata nella tavola periodica degli elementi). Questa materia costituisce il 4,4% di 1 .
II. Altro a noi sconosciuto.

Quindi: di tutta la materia costituente il nostro universo sappiamo qualcosa solo del 4,4% (!). E’ evidente l’importanza di conoscere il restante 95,6%.

Apriamo una parentesi. La meccanica newtoniana spiega perfettamente le dinamiche relative ai pianeti: grazie alle leggi di Keplero, per esempio, sappiamo quando Marte e Venere si andranno ad allineare.
Applicando tali norme ad un ente piu’ grande (una galassia), i “conti non tornano”.
Due sono le soluzioni a tale problema:
I. Rifiutiamo la validità di secoli di scoperte scientifiche e “cestiniamo” Newton, Keplero e Einstein.
II. Ammettiamo di non aver considerato “qualcosa” che possa far “quadrare i conti”.

Scegliamo evidentemente la seconda ipotesi.
Questo qualcosa potrebbe essere il 95,6% di 1 non ancora studiato.

Come lo analizziamo? Grazie al “gravital lensing”.
La materia attrae per gravità anche la luce. Dove c’e’ molta luce deve esserci anche molta materia.
Se osserviamo un corpo di grandezza “5”, che attrae “25” di luce, ci chiediamo che fine abbia fatto il “20” mancante al corpo. Tale venti, in realtà è presente, solo non siamo in grado di osservarlo. È materia oscura.
Quanta materia oscura è presente nell’universo? Il 22,6% di 1.
Tale dato è ricavabile dall’osservazione dello scontro di due galassie (in una condizione cosí estrema la materia ordinaria e quella oscura prendono direzioni diverse avendo differenti proprieta’ cinematiche).

Quindi: (4,4% di 1)+(22,6% di 1)= 27% di 1.
E il restante 73%? E’ energia oscura, della quale non sappiamo nulla.

Consideriamo le equazioni della relativita’ generale di Einstein. Buona parte spiegano il funzionamento del 27% dell’universo, un piccolo pezzo (λc-2) il restante 73%.

Lo stesso Einstein rifiuto’ tale “λc-2”.
Questi quattro simboli esprimono un’affermazione rivoluzionaria secondo cui, presa la nostra valigia, svuotatala completamente di tutta la materia contenuta, rimane comunque presente un’ immensa quantita’ di energia ≠0. Il vuoto più vuoto quindi... non è vuoto (!).
Può la natura funzionare in modo cosí bizzarro?
Einstein non ebbe il coraggio di crederlo, eppure, a quanto pare, è così.


GVS

martedì 1 dicembre 2009

DOMANDE COMPITI BIOLOGIA

Sezione B N1
1. Un globulo rosso è immerso in una soluzione ipertonica e ricca di glucosio. Descrivere i fenomeni che avvengono attraverso la membrana eritrocitaria descrivendone i meccanismi.
2. Produzione di ATP all’interno della cellula: come avviene, dove avviene e a cosa serve
3. Differenze tra le funzioni del Dna e dell’Rna
4. La fotosintesi clorofilliana: di cosa si tratta, dove avviene , quando avviene
5. Differenze tra le proteine sintetizzate nei ribosomi liberi e quelle sintetizzate nei ribosomi attaccati al reticolo endoplasmatico
6. Le proteine di membrana: dove vengono sintetizzate, il loro percorso all’interno della cellula, a cosa servono
7. Spiegare il significato di “ seguire il gradiente di concentrazione e il gradiente elettrico”. Indicare una situazione in cui un trasporto avviene contro gradiente di concentrazione
8. Struttura e funzioni dei microtubuli
9. Organizzazione del Dna nel nucleo in profase mitotica
10. Scrivere i gameti degli individui con i seguenti genotipi: GG; Gg; effettuare poi l’incrocio tra i due genotipi scrivendo tutti i prodotti genotipici e fenotipici della F1








Sezione B N2
1. Funzioni del Dna e funzioni delle proteine
2. Struttura e funzione dei centrioli
3. Cosa sono i cromosomi omologhi? In quale occasione si separano?
4. In quali fasi della meiosi i cromosomi sono formati da due cromatidi attaccati per il centromero? Quando invece avviene (sempre nella meiosi) la separazione dei cromatidi fratelli? Quando si è duplicato il Dna?
5. Struttura e funzione del fuso mitotico
6. Meccanismo di duplicazione batterica
7. Spiega il significato di “basi azotate complementari”. Quali sono le basi dell’Rna?
8. Significato di “sintesi delle proteine” e perché è determinante in un organismo vivente
9. Natura chimica di un gene e sua funzione all’interno della cellula. Quanti geni per l’emoglobina sono presenti in ciascuna cellula?
10. A quali genotipi possono corrispondere i fenotipi “pisello giallo”? Incrociare i genotipi trovati e scrivere tutti i prodotti genotipici e fenotipici della F1



Sezione A N1

1. Spiegare il meccanismo con il quale una molecola di metano passerebbe attraverso la membrana cellulare
2. Differenza tra diffusione semplice e facilitata. Fai un esempio per entrambi i meccanismi
3. Quando respiriamo riempiamo gli alveoli di ossigeno: perché e come passa questo gas all’interno del sangue?
4. Vescicole all’interno della cellula eucariote: da cosa sono costituite e a cosa servono
5. Origine endosimbiotica dei cloroplasti e dei mitocondri
6. La fase S del ciclo cellulare: descrivere cosa accade a livello della molecola di Dna
7. Confronto tra la telofase della mitosi e la telofase della meiosi II
8. Significato di autotrofia
9. Cosa avviene all’interno delle cellule quando cominciano a differenziarsi durante lo sviluppo embrionale?
10. Cosa avviene ad un globulo rosso immerso in una soluzione isotonica? Spiegare












Sezione A N2

1. Che ruolo ha il gradiente elettrico nel passaggio delle sostanze attraverso la membrana cellulare?
2. Da cosa dipendono le somiglianze dei figli con i genitori? E le diversità?
3. I filamenti che costituiscono il citoscheletro. Con quale processo vengono prodotti? Cosa significa che sono strutture dinamiche?
4. Proteine e acidi nucleici sono chimicamente dei polimeri, spiega il significato di questo termine. Come è fatto un monomero di Dna? (l’unità base?)
5. Produzione e percorso all’interno della cellula di una proteina che viene secreta all’esterno
6. A cosa serve la pompa sodio-potassio? Perché ha bisogno di ATP? Dove la cellula produce ATP?
7. Cosa sono le tetradi? Cosa sono i chiasmi? In quale fase della meiosi si ha la migrazione dei cromosomi omologhi?
8. Cosa dovrebbe accadere durante due meiosi perché si generino due gameti identici?
9. Quali sono le sostanze e le strutture che servono per la sintesi proteica?
10. Quante molecole di Dna ci sono nella fase G1 di una cellula umana? Qual è il ruolo del Dna in questa fase cellulare?