Il (non) Carnevale della Fisica #17: Meccanica Quantistica

Benvenuti al (non) Carnevale della Fisica #17!

Il tema dell'odierna edizione è la meccanica quantistica, come si deduce facilmente dal titolo del post.
La storia della scienza insegna che questa fondamentale branca della fisica moderna si è sviluppata con il contributo di numerosi fisici nell'arco di circa mezzo secolo. Essa ha fornito una spiegazione di alcuni cruciali problemi che la fisica classica non era stata in grado di risolvere. In particolare, l'incoerenza e l'incapacità delle leggi classiche di rappresentare la realtà sperimentale della luce e dell'elettrone furono le motivazioni principali che portarono allo sviluppo della meccanica quantistica nella prima metà del XX secolo.

La meccanica newtoniana e le leggi di Maxwell per i campi elettromagnetici non funzionavano con i sistemi descrivibili in termini microscopici, così, tra il 1900 ed il 1930, la fisica propone un modo completamente diverso di descrivere la realtà mettendo in atto una vera e propria rivoluzione scientifica. 

I principali artefici dell'innovazione sono: Planck, Einstein, Heisenberg, Pauli, Dirac, senza dimenticare Bohr, Sommerfeld, de Broglie, Schrödinger ed altri.

Nel 1940 Feynman, Dyson, Schwinger e Tomonaga formulano l'elettrodinamica quantistica; nel 1960 comincia la lunga storia della cromodinamica quantistica. Nel 1980, la forza debole e l'elettrodinamica quantistica sono unificate nella teoria elettrodebole.

Nel 1982, una lunga serie di esperimenti, che mostrano una violazione della disuguaglianza di Bell, si conclude con successo, confermando le previsioni teoriche della meccanica quantistica. Ma la storia continua!

Ricordiamo, infine, che gran parte delle moderne tecnologie, tra cui il laser e la risonanza magnetica nucleare, si basano sulla meccanica quantistica.

Concludo questa breve introduzione, dando inizio alla presentazione dei contributi selezionati (ordinati per blog), che forniranno interessanti approfondimenti del tema.

Un'Esperienza Mozzafiato: I Primi 21 Giorni Di Vita Di Un'Ape

Fonte dell'immagine

Si è sentito dire che le api stanno scomparendo. Ma che cosa rende così vulnerabili le colonie di api? 

Nel seguente video, dal titolo "Un'occhiata emozionante ai primi 21 giorni di vita di un'ape", il fotografo e biologo Anand Varma documenta un'esperienza mozzafiato, dall'indubbia valenza educativa, che consiglio di far conoscere a scuola.

In breve, Varma ha allevato delle api nel suo cortile, fotografandone le fasi di crescita, per averne una visione ravvicinata oltre che realistica.
Il progetto, per il numero di maggio 2015 di National Geographic Magazine, ci offre uno scorcio poetico di un alveare, rivelando una delle più grandi minacce per la sua salute e sopravvivenza: un acaro che preda le baby api, nei loro primi 21 giorni di vita.

Con il suo incredibile filmato, musicato dalla Magik*Magik Orchestra, Varma mostra il problema ... e che cosa è stato fatto per risolverlo.
Questo talk ha fatto parte di una sessione al TED2015 guest, curata da Pop-Up Magazine. 

Ecco a voi l'interessante filmato.

Una Eccellente Infografica Animata Sulla Respirazione

Segnalo ai colleghi docenti una eccellente infografica animata sulla respirazione, che può fungere da utile risorsa educativa a scuola.

L'autrice è Eleanor Lutz, una talentuosa designer che vive e lavora a Seattle. Laureata in biologia molecolare ha anche svolto attività di ricerca. Gestisce Tabletop Whale, un originale blog di illustrazioni scientifiche.

L'infografica citata illustra efficacemente tre modi di respirare, riferiti a due classi di vertebrati (mammiferi, nello specifico l'uomo, ed uccelli) e a una classe di invertebrati (gli insetti, nello specifico le cavallette). 

Three Years of Sun in Three Minutes: Tre Anni Di Immagini Da SDO

Questa immagine è un insieme composito di 25 immagini distinte, che coprono il periodo dal 16 aprile 2012 al 15 aprile 2013. Essa utilizza la lunghezza d'onda AIA di 171 angstrom e rivela le zone del sole in cui le regioni attive sono più comuni durante questa parte del ciclo solare.Crediti: NASA / SDO / AIA / S. Wiessinger

Three Years of Sun in Three Minutes è un filmato fantastico, che ci offre tre anni di immagini da SDO della NASA(Solar Dynamic Observatory) in una durata di circa tre minuti.

All'epoca della pubblicazione di questo filmato (maggio 2013), il Solar Dynamics Observatory aveva svolto tre anni di pressoché ininterrotte riprese del sole dal suo sorgere verso il picco massimo dell'attività, nel corso del suo normale ciclo undecennale. Il video mostra i tre anni del nostro sole a un ritmo di due immagini al giorno.

Al Via Il Premio Giovani Ricercatori Italiani

Riprendo, dopo alcuni mesi, pubblicizzando una buona causa. Ricevo, infatti, il seguente Comunicato stampa:

Il Gruppo 2003 per la ricerca scientifica lancia la prima edizione del “Premio Giovani Ricercatori Italiani”

Milano, 13 ottobre 2014. Il Gruppo 2003 istituisce il “Premio Giovani Ricercatori Italiani”, a partire dall’anno 2014, per promuovere l’attività di ricerca e richiamare l’attenzione dell’opinione pubblica sull’importanza dell’impegno delle nuove generazioni in questo campo.

Il riconoscimento, riservato a due giovani ricercatori, ha il fine di sostenere il mondo della ricerca italiana e contribuire a valorizzare una professione che troppo spesso trova all'estero un miglior riconoscimento, sia professionale che economico.

Esame 1° Ciclo Di Istruzione: Risorse Di Scienze Per Il Colloquio Pluridisciplinare

A metà giugno, gli studenti delle classi terze sec. di 1° grado si dovranno cimentare con le prove dell'esame conclusivo, previsto, per normativa, alla fine del 1° ciclo di istruzione.

Ho pensato di selezionare alcune risorse di Scienze che potrebbero essere di aiuto a prepararsi per il temuto colloquio pluridisciplinare. 

Molte delle risorse segnalate di seguito possono essere consultate per approfondimenti e/o per fare ricerche, anche in una prospettiva storica.

Prendete nota, ragazzi!

HeLa, Le Cellule "Immortali" Di Henrietta Lacks

Henrietta Lacks- Fonte: Wikipedia

Esistono delle cellule "immortali"? Non datemi della folle perché la risposta è, in un certo senso, affermativa. Si tratta delle cellule HeLa (come vedremo, una cellula HeLa è "a cell type in an immortalised cell line used in scientific research") dalle iniziali di Henrietta Lacks, la sua ignara donatrice.

Il suo nome era Henrietta Lacks, ma gli scienziati la conoscono come HeLa.
Era una anonima coltivatrice nera di tabacco le cui cellule, prese a sua insaputa nel 1951, sono diventate uno degli strumenti più importanti nella medicina, di vitale importanza per lo sviluppo del vaccino contro la poliomielite, la clonazione, la mappatura del gene, la fecondazione in vitro, e altro ancora.
Le cellule di Henrietta sono state acquistate e vendute a miliardi, ma lei rimane praticamente una sconosciuta, e la sua famiglia non può permettersi l'assicurazione sanitaria!

Ma andiamo per gradi e cerchiamo di ricostruire la storia delle cellule HeLa.

Spettacolare Immagine Termica Del Lago Di Lava Helema'uma'u

Vi propongo una spettacolare immagine termica del lago di lava Helema'uma'u (Halemaumau Lava Lake, USGS Webcam Photo, sopra). 

Ragazzi di 3°B capitalizzate l'informazione per quando tratteremo, nel corso dell'anno scolastico, la tettonica a zolle ed i fenomeni a questa connessi, tra cui i vulcani ed i sismi!;)

Halema'uma'u è un cratere a pozzo situato all'interno della caldera del Kilauea nel Hawaii Volcanoes National Park. Il fondo del cratere è approssimativamente circolare (770 metri x 900 metri) e si trova (83 metri al di sotto del livello di base) all'interno della più ampia caldera del Kilauea, come anzidetto. Halema'uma'u è sede di Pele, dea del fuoco e dei vulcani, secondo la mitologia Hawaiiana.

Secondo il Hawaiian Volcano Observatory, il cratere è attualmente attivo (l'attività si è registrata nel 2013), con un lago di lava che fluttua ad una profondità che va dai 70 ai 150 metri, sotto l'orlo craterico.

Risorse Didattiche Ed Educative

Segnalo alcune ottime risorse didattiche ed educative riguardo a diverse discipline di insegnamento. Il web è una ragnatela sconfinata, in cui si possono trovare, sapendo cercare, dei veri gioielli per apprendere qualcosa di nuovo o per approfondire il già noto. I meandri della conoscenza possono essere a volte tortuosi, ma sono in grado di affascinare coloro che hanno voglia di esplorarli.

Diamo inizio alla rassegna:

1) In questa pagina di babilonia61, ottimo blog dell'amico Rino, al secolo Gaspare Armato, dedicato alla Storia Moderna, troverete una ventina di link ad articoli relativi a quiz storici. La pagina è aggiornata frequentemente con nuove risorse.

Perché i quiz? Come afferma Rino: "I quiz servono spesso per vagliare il nostro sapere, correggere qualche errore, riportare alla memoria eventi e avvenimenti. In questa pagina, link ad articoli relativi a quiz storici."

Earth Day 2013: Torna La Giornata Della Terra

Eh sì, cari lettori e cari studenti! Oggi, 22 Aprile 2013, torna come tutti gli anni l'Earth Day ovvero la Giornata della Terra, un evento importantissimo giunto alla sua 43° edizione!

43 anni fa fu, infatti, celebrato il primo Earth Day. Precisamente il 22 aprile del 1970, venti milioni di americani risposero all'invito del senatore democratico del Wisconsin Gaylord Nelson, aderendo alla prima storica manifestazione in difesa del verde, dell’atmosfera e della salute del pianeta.

Questa l'immagine di quella storica giornata:

GLI INSETTI: Un Blog Per Grandi E Piccini

Apis mellifera - Foto di Fiorenzo Pepe

Segnalo volentieri "GLI INSETTI": un blog  per grandi e piccini, come evidenziato nel titolo del post.

Il suo autore, Fiorenzo Pepe,  ha realizzato un interessante blog fotografico naturalistico di insetti, che cura e aggiorna con impegno e costanza, animato dal desiderio di condividere le meraviglie della natura con tutti e, soprattutto, con i bambini.

Il blog, ricco di didascalie e curiosità oltre che di scatti  veramente belli e suggestivi, mira principalmente al rispetto, all’educazione e alla rieducazione nei confronti della Natura con il suo “micro e macro cosmo”. Risulta, pertanto, sicuramente adatto anche ai bambini, perché suscita in loro la curiosità e lo stupore, elementi che motivano all'apprendimento a qualsiasi età e, in particolare, in tenera età...

Il Pianeta Terra E La Sua Evoluzione [Risorsa Didattica]

E' risaputo che lo studio del Pianeta Terra e la sua evoluzione è un argomento non facile da trattare, a qualsiasi livello scolastico, perché l'approccio non può che essere indiretto.

Gli stessi geologi, infatti, possono svolgere osservazioni dirette molto limitate per studiare le caratteristiche della Terra e i cambiamenti che essa ha subito nel tempo.

L'uomo si è spinto sino a circa 3 chilometri nel sottosuolo, lavorando nelle miniere, mentre le trivellazioni, ovvero le perforazioni meccaniche del suolo, sono arrivate a poco più di 10 chilometri di profondità. Considerando che la distanza tra la superficie della Terra ed il suo centro è di quasi 6400 chilometri, si comprende come tali esplorazioni siano insufficienti ad acquisire informazioni sulla struttura del pianeta.

Il Prezzemolo: Chimica, Virtu', Curiosita'

Quando si parla di orto, non si può non citare il prezzemolo, principe degli ortaggi e delle pietanze.

Lo sapevate, ragazzi, che dall’epoca romana non vi è orto in Europa, escludendo l’estremo Nord, dove non sia coltivata questa eccellente pianta aromatica che, verosimilmente, è originaria del Mediterraneo orientale? Wikipedia en lo dà come nativo delle regioni del Mediterraneo centrale (Italia meridionale, Algeria e Tunisia), altre fonti  come originario del Mediterraneo e dell’Asia Occidentale, altre ancora del Sud-Ovest dell’Europa.

La sua classificazione botanica, desunta da Wikipedia, è la seguente:

Sistema Nervoso Umano: Immagini Di Microscopia Avanzata

Abbiamo iniziato da poco lo studio del sistema nervoso umano, il più complesso nel panorama evolutivo. Ho letto nei vostri occhi, ragazzi di 3°B, la curiosità e l'interesse per questo argomento indubbiamente difficile da trattare, che avrete modo di approfondire, proseguendo gli studi.

Vi propongo due immagini (ottenute con una tecnica di Microscopia avanzata), che ho selezionato dal sito del Wadsworth Center (New York State Department of Health).

Specimen courtesy of Natalie Dowell-Mesfin BMS-PhD student

Sopra, potete osservare l'immagine tridimensionale di un neurone. E' ben distinguibile il corpo cellulare, la tubulina è evidenziata in blu, la F-actina in verde, e la proteina presinaptica in rosso.

Nikon’s Small World In Motion 2012: I Tre Filmati Scientifici Vincitori

"Small World In Motion" è la categoria introdotta, nel 2011, da Nikon all'interno della Nikon International Small World Competition, lanciata per la prima volta nel 1975.


Da allora, Small World è diventata una vetrina importante per fotografi impegnati nella microfotografia, riguardante la più ampia gamma di discipline scientifiche.

L'introduzione di questa nuova categoria comprende qualsiasi filmato o fotografia digitale, realizzati con la tecnica time-lapse, e ripresi attraverso il microscopio. I filmati vengono valutati e premiati, in una categoria a parte del concorso, con premi per il primo, secondo e terzo posto.

La competizione del 2012 ha selezionato, come vincitori, tre ottimi filmati scientifici, che potete ammirare di seguito.


Al primo posto, si è classificata la dottoressa Olena Kamenyeva del National Institute of Health’s NIAID - Laboratory of Immunoregulation.
Il video della Dr. Kamenyeva, dal titolo "Sensing danger," fa vedere la risposta immunitaria nel linfonodo di un topo.

I Processi Psicologici Della Scoperta Scientifica

"I Processi Psicologici Della Scoperta Scientifica" - L'Armoniosa complessità del mondo- è l'ultima fatica di Anna Curir (1).

Il libro, edito da KWB, è disponibile da novembre 2012 e potete reperirlo a questo link:

http://www.kimwilliamsbooks.com/orders/product/31-i-processi-psicologici-della-scoperta-scientifica.html 

Di seguito l'introduzione, inviatami dall'autrice.

Introduzione

Molti credono che gli scienziati pensino utilizzando soprattutto una logica rigorosa ed il calcolo matematico. C’è anche chi crede che la conoscenza
scientifica si accumuli con successive aggiunte di nuovi risultati alle
conoscenze già acquisite.

Earth As Art: Un libro Con Straordinarie Immagini Satellitari

"Earth As Art" è una nuova pubblicazione della NASA: un libro che illustra la bellezza di una serie di straordinarie immagini satellitari del nostro pianeta. 
Il libro è disponibile in copertina rigida, per via elettronica, e come applicazione gratuita per iPad.

Le 158 pagine del libro celebrano la bellezza estetica della Terra nelle forme, modelli, colori e texture delle terre, degli oceani, dei ghiacci e dell'atmosfera. Le immagini comprendono le vette innevate dell'Himalaya, il Painted Desert dell'Arizona, il delta del fiume Mississippi che sfocia nel Golfo del Messico, un mare di dune del Sahara in Algeria, e il Byrd Glacier in Antartide.

I Carnevali Scientifici E La Comunicazione Della Scienza

Con questo post, vorrei operare alcune riflessioni sul ruolo dei Carnevali scientifici nella comunicazione della Scienza, riprendendo in parte le conclusioni che avevo lasciato, a Settembre, nel post del Carnevale della Fisica #35 (a proposito, se non lo avete letto a suo tempo, non mancate di farlo adesso!).

Nel post citato, scrivevo quanto segue:

"La comunicazione in generale, e quella scientifica in particolare, ha cambiato ai nostri giorni i suoi paradigmi grazie all’avvento dell’Internet, del world wide web, e del web 2.0. Se, nella prima metà del XX secolo, la televisione rappresentava, infatti, la nuova frontiera comunicativa, a partire dalla seconda metà dello stesso secolo ad oggi, l'Internet ha rivoluzionato ulteriormente ed inesorabilmente  il mondo dell’informazione e della comunicazione.

Rome Reborn: Una Panoramica 3D Dell' Antica Roma

Rome Reborn è un'iniziativa internazionale il cui obiettivo è la creazione di modelli digitali 3D che illustrano lo sviluppo urbano dell'antica Roma, dal primo insediamento nella tarda età del bronzo (circa 1000 a.C) allo spopolamento della città nel Medioevo (circa  550 d.C).

Areaperta: Parlando Di Scienza Al Cnr Di Pisa, 24 Ottobre -12 Dicembre 2012

Ricevo da Luciano Celi del CNR la comunicazione che dal 24 ottobre, e sino al 12 dicembre 2012, prenderà avvio il nuovo ciclo di conferenze di "Areaperta, parlando di Scienza al Cnr di Pisa".

La stagione 2012-2013 prevede un ciclo di seminari che ha come filo conduttore il tempo nella scienza. Il tempo è l’elemento nel quale siamo immersi e più di ogni altro elemento sembra capace di determinare il mondo in cui viviamo.
Le scale del tempo sono proprie di ogni disciplina: la Fisica delle particelle ha tempi infinitamente piccoli, mentre l’Astrofisica misura i propri fenomeni in miliardi di anni e la Geologia misura i propri tempi in ere. La Biologia distingue la percezione del tempo, da parte del cervello, dall’importanza che il tempo assume nei processi biologici a livello cellulare. Verranno presi in considerazione tali aspetti per sondare questa dimensione ancora misteriosa, nella quale siamo immersi.