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
venerdì 4 dicembre 2009
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?
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?
venerdì 27 novembre 2009
Esrcizi reazioni
Per esercitarti:
Bilanciamenti e tipi di reazione: http://www.chemtutor.com/react.htm#poly
http://www.files.chem.vt.edu/RVGS/ACT/notes/Types_of_Equations.html
http://www.usoe.k12.ut.us/CURR/science/sciber00/8th/matter/sciber/chemtype.htm
Molto molto utile: http://misterguch.brinkster.net/equationworksheets.html
Bilanciamento: http://chemistry.about.com/library/formulabalance.pdf
Bilanciamenti e tipi di reazione: http://www.chemtutor.com/react.htm#poly
http://www.files.chem.vt.edu/RVGS/ACT/notes/Types_of_Equations.html
http://www.usoe.k12.ut.us/CURR/science/sciber00/8th/matter/sciber/chemtype.htm
Molto molto utile: http://misterguch.brinkster.net/equationworksheets.html
Bilanciamento: http://chemistry.about.com/library/formulabalance.pdf
giovedì 19 novembre 2009
sabato 14 novembre 2009
ACQUA COSTOSA
La scoperta Dalla luna l’acqua più cara della storia
«Aver trovato acqua sulla Luna ha la stessa rilevanza scientifica del primo passo che l'uomo percorse sul suolo lunare 40 anni fa», pare abbiano detto quelli della Nasa. E credo abbiano ragione: pressoché nulla fu la rilevanza scientifica di quel passo e altrettanto vale per l'acqua. Ne avrebbero trovati 100 litri, al modico costo di decine di milioni di dollari. E non ci sono andati col bisturi: hanno dovuto far esplodere un razzo ed aprire un cratere. Un putiferio che non può non lasciare un sottile sentimento di sconforto su chiunque riponga qualche fiducia sulle prospettive della ricerca spaziale.
Criticare standosene seduti a una scrivania può essere facile; però, benedetto Iddio, è anche vero che il principale responsabile della missione - tale Colaprete - ha così magnificato i risultati ottenuti: «quell'acqua può essere bevuta», ha dichiarato. E, come se non bastasse, ha anche tenuto a precisare: «purché la si possa purificare». Chi dovrebbe berla e perché è una domanda che, a tutta evidenza, non lo ha neanche sfiorato. In ogni caso, ha concluso: «più ricerca è necessaria per determinarne il sapore». Insomma, a sentir Colaprete, è necessario tornare sulla Luna, se vogliamo assaggiare quell'acqua. Contare il denaro seminato sarà un po' volgare, ma se gli Usa vogliono tornare sulla Luna entro 10 anni dovranno dare alla Nasa 3 miliardi di dollari l'anno solo per questo progetto: mai bicchiere d'acqua sarà stato più costoso. Obama, dopo aver dichiarato di voler cancellare le missioni d'astronauti, ha però aggiunto che sulla Luna ci vuole tornare. Mah...
Un rapporto dello scorso mese - della commissione cosiddetta Augustine, dal nome del suo presidente - ha bocciato l'opportunità di continuare missioni spaziali con astronauti. Scrivono le cose col solito stile, un po' criptico, dei rapporti prodotti dalle commissioni di «esperti», ma il succo quello è: quelle missioni sono costose e inutili. Inutili sono i lanci di astronauti: ricordiamocelo, ruotano attorno alla Terra a una distanza inferiore a quella che separa Napoli da Milano. Inutile è la Stazione spaziale: ricordiamocelo, non ha prodotto alcun risultato scientifico e la principale missione di chi ci va è sopravvivere. E inutile sarebbe il ritorno dell'uomo sulla Luna. Quanto a un eventuale viaggio di andata su Marte, esso non sarebbe impossibile: ma lo sarebbe il ritorno, necessariamente non prima di 2 anni. Convinciamocene: la vera sfida spaziale - scriviamo da anni - è esplorare luoghi ove l'uomo mai potrà mettere piede. E la commissione Augustine, ancorché criptica, concorda.
«Aver trovato acqua sulla Luna ha la stessa rilevanza scientifica del primo passo che l'uomo percorse sul suolo lunare 40 anni fa», pare abbiano detto quelli della Nasa. E credo abbiano ragione: pressoché nulla fu la rilevanza scientifica di quel passo e altrettanto vale per l'acqua. Ne avrebbero trovati 100 litri, al modico costo di decine di milioni di dollari. E non ci sono andati col bisturi: hanno dovuto far esplodere un razzo ed aprire un cratere. Un putiferio che non può non lasciare un sottile sentimento di sconforto su chiunque riponga qualche fiducia sulle prospettive della ricerca spaziale.
Criticare standosene seduti a una scrivania può essere facile; però, benedetto Iddio, è anche vero che il principale responsabile della missione - tale Colaprete - ha così magnificato i risultati ottenuti: «quell'acqua può essere bevuta», ha dichiarato. E, come se non bastasse, ha anche tenuto a precisare: «purché la si possa purificare». Chi dovrebbe berla e perché è una domanda che, a tutta evidenza, non lo ha neanche sfiorato. In ogni caso, ha concluso: «più ricerca è necessaria per determinarne il sapore». Insomma, a sentir Colaprete, è necessario tornare sulla Luna, se vogliamo assaggiare quell'acqua. Contare il denaro seminato sarà un po' volgare, ma se gli Usa vogliono tornare sulla Luna entro 10 anni dovranno dare alla Nasa 3 miliardi di dollari l'anno solo per questo progetto: mai bicchiere d'acqua sarà stato più costoso. Obama, dopo aver dichiarato di voler cancellare le missioni d'astronauti, ha però aggiunto che sulla Luna ci vuole tornare. Mah...
Un rapporto dello scorso mese - della commissione cosiddetta Augustine, dal nome del suo presidente - ha bocciato l'opportunità di continuare missioni spaziali con astronauti. Scrivono le cose col solito stile, un po' criptico, dei rapporti prodotti dalle commissioni di «esperti», ma il succo quello è: quelle missioni sono costose e inutili. Inutili sono i lanci di astronauti: ricordiamocelo, ruotano attorno alla Terra a una distanza inferiore a quella che separa Napoli da Milano. Inutile è la Stazione spaziale: ricordiamocelo, non ha prodotto alcun risultato scientifico e la principale missione di chi ci va è sopravvivere. E inutile sarebbe il ritorno dell'uomo sulla Luna. Quanto a un eventuale viaggio di andata su Marte, esso non sarebbe impossibile: ma lo sarebbe il ritorno, necessariamente non prima di 2 anni. Convinciamocene: la vera sfida spaziale - scriviamo da anni - è esplorare luoghi ove l'uomo mai potrà mettere piede. E la commissione Augustine, ancorché criptica, concorda.
III Classico A - Risposte Al Compito di Astronomia
La teoria del big bang, termine coniato ironicamente da Fred Hoyle, fu elaborata per la prima volta da Le Maitre negli anni Venti del XX secolo. Egli sosteneva che l'Universo fosse in espansione, e che di conseguenza un tempo esso doveva essere stato infinitamente piccolo. Chiamò questo stato della materia precedente il big bang atomo primordiale, pensandolo come densissimo e caldissimo. La teoria di Le Maitre fu ripresa da Alan Guth nell'elaborazione del modello dell'inflazione cosmica, secondo cui nell'atomo primordiale non erano valide le leggi della fisica conosciuta e le 4 forze della natura (gravità, elettromagnetismo, nucleare forte e debole) erano unite. A un certo punto la gravità si separò dalle altre tre e ciò provocò un'espansione più veloce della luce che ebbe come conseguenza un progressivo raffreddamento della materia e la produzione di altra energia che alimentasse l'espansione. Circa 3 minuti dopo l'esplosione iniziale, la temperatura era tale da consentire la nucleosintesi dell'idrogeno, e dunque la formazione dei primi atomi.
Cern LHC - La Particella Di Dio
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