Per qualsiasi cosa, scrivetemi tranquillamente alla mail: duepiudueugualecinque@gmail.com

Superficie limpida del oceano pacifico vicino ad un gruppo di isole

Questo tipo di molecole che vivono tra la fase di gas e quella di liquido, hanno un comportamento estremamente interessante per chimici e fisici. L’idrogeno libero infatti si comporta come un atomo in fase gassosa, mentre il suo gemello che si trova “nell’acqua” si comporta come nella fase liquida.

Questa scoperta ha grande rilevanza sia per ragioni teoriche che per studi pratici sulle reazioni che avvengono sulla superficie dell’acqua, come per esempio lo studio del rifornimento vitale di azoto, ossigeno e diossido di carbonio nell’atmosfera.

“Questo sottile strato che fa da interfaccia tra aria e acqua è circa il 70% della superficie del nostro pianeta” ha spiegato Benderskii. “Moltissime reazioni chimiche che sono responsabili per il bilancio della nostra atmosfera, e molti processi fondamentali per la chimica del nostro ecosistema avvengono proprio in questo strato ultra-sottile.”

Ha poi aggiunto che questo nuovo studio fornirà una nuova tecnica con la quale chimici e biologi possono studiare altre interfacce, come per esempio il confine tra acqua e bio-membrane che segnano per esempio il confine delle cellule viventi.

Schema della molecola dell'acqua. Credit: Alevelnotes

“L’interfaccia dell’acqua in generale è di fondamentale importanza” ha spiegato Benderskii, chiamando questo nuovo studio “una porta aperta attraverso la quale possiamo espandere le nostre indagini spingendoci verso interfacce acquose più complesse.”

Nel loro studio, Benderskii ed i suoi colleghi hanno usato tecniche che hanno inventato per mettere alla prova la forza dei legami dell’idrogeno, collegando molecole di acqua (dal atomo di idrogeno di una molecola e l’atomo di ossigeno di un’altra). Questi sono i legami che tengono l’acqua in fase liquida a temperatura e pressione di camera.

Nello specifico, i ricercatori hanno inferito la forza dei legami misurando le frequenze delle vibrazioni tra ossigeno e idrogeno. Il legame diventa più forte man mano che la frequenza diminuisce, in modo simile alla forza che si sente se si cerca di rallentare un altalena.

Nel caso delle molecole con un atomo di idrogeno nell’acqua, se paragonato ai legami sotto la superficie, “il legame dell’idrogeno è sorprendentemente soltanto leggermente più debole” secondo Benderskii.
Allo stesso modo, il legame dell’atomo di idrogeno nell’atmosfera è molto simile nella forza a quella caratteristica della fase gassosa.

I ricercatori hanno concluso dicendo che lo scambio tra acqua e aria avviene nello spazio di una singola molecola di acqua. “
Mentre la transizione avviene nello strato di molecole più superficiale, le molecole coinvolte cambiano costantemente. Anche quando arrivano nello strato più alto, le molecole vengono presto interamente immerse nell’acqua, passando un terzo del tempo e basta nel confine.

Questo studio fa sorgere una nuova domanda: cosa esattamente definisce il confine acqua-aria?

Se le molecole di acqua di cui abbiamo finora parlato costituiscono il confine, sarebbe come un confine fatto come un recinto di legno dove mancano 3 di ogni 4 panelli, fatta eccezione per il fatto che dato che le molecole dell’acqua si muovono sempre tra la fase sommersa e le posizioni di confine, la posizione del panello che è presente cambia milioni di volte al secondo, dando l’impressione di un muro intero.
Se invece il confine fosse considerato da tutte le molecole dell’acqua che si trovano nella superficie, l’analogia sarebbe come avere uno dei quattro panelli che si piega in avanti ogni tanto.

http://uscnews.usc.edu/science_technology/waters_surface_not_all_wet.html

Nell'immagine ci sono le 4 supernove scoperte dal Palomar Transient Factory. A sinistra ci sono le stelle prima dell'esplosione mentre a destra dopo l'esplosione. Da su verso giù ci sono le supernove: PTF09atu, PTF09cnd, PTF09cwl, e PTF10cwr. Credit: Caltech/Robert Quimby/Nature

Come studente laureando all’Università di Texas, Austin, Quimby ha iniziato a comparire nel panorama dell’astronomia quando nel 2007 aveva scoperto la più luminosa supernova mai scoperta: 100 miliardi di volte più luminosa del Sole e 10 volte più luminosa di qualsiasi altra supernova scoperta. A quel tempo, era un record assoluto. Chiamata 2005ap, aveva un’impronta spettrale piuttosto strana, mancava il segno dell’idrogeno. Ma Quimby non era solo nella sua ricerca, perché il Hubble Space Telescope aveva anch’esso scoperto un enigmatica supernova chiamata SCP 06F6. Anch’essa aveva uno spettro molto insolito, ma gli astronomi non trovarono niente che la colleghi per similarità alla 2005ap.

Supernova 2005ap. Credit: NASA

Qui entra in gioco Shri Kukarni, professore di Astronomia e Scienze Planetarie presso il Caltech, che è anche co-autore della ricerca. Grazie al suo appoggio, la Caltech inserì Quimby tra i membri fondatori ddel Palomar Transient Factory (PTF), un progetto che scansiona i cieli per registrare eventuali flash di luce che potrebbero segnalare supernove. Con l’occhio potente del telescopio da 1.2 metri, Samuel Oschin Telescope del Palomar Observatory, lui ed i suoi colleghi sono riusciti a scoprire 4 nuove supernove. Misurando lo spettro di ognuna con i telescopi Keck da 10 metri delle Hawaii ed il telescopio da 5.1 del Palomar, oltre al William Herschel Telescope da 4.2 metri delle Isole Canarie, gli astronomi sono riusciti a scoprire che tutti e quattro gli oggetti avevano una solita insolita impronta spettrale. Quimby poi realizzo che se si sposta leggermente lo spettro della 2005ap, la supernova che aveva scoperto pochi anni prima, era molto simile ai nuovi oggetti. Il team ha poi messo insieme tutti gli spettri ed erano perfettamente abbinabili.

Supernova SCP 06F6 ripresa dal Hubble Space Telescope. Credit: Hubble/NASA/ESA

Dopo questo non ci è voluto molto per capire meglio di cosa si trattava. Gli astronomi hanno capito che anche la SCP 06F6 si allineava alle 5 supernove precedenti. I risultati hanno mostrato quindi 6 nuovi casi che erano simili e differivano drasticamente dalle altre supernove. Tutte avevano uno spettro molto blu, con le lunghezze d’onda più luminose che brillavano nell’ultravioletto. Questo è stato l’anello mancante che ha connesso la nuova classe scoperta alle due precedenti supernove misteriose. “E questo che è incredibile di questa scoperta, che avevamo per le mani una classe nuova di supernove.”Ha spiegato Mansi Kasliwal, studente Caltech e co-autore della ricerca.

Tuttavia, anche se adesso gli astronomi sanno che queste supernove sono collegate, il resto rimane un mistero. “Abbiamo una nuovissima classe di oggetti che non possono essere spiegate dai modelli che abbiamo ora sulla formazione delle supernove.” ha spiegato Quimby. “Quello che sappiamo riguardo a loro è che sono estremamente luminose e calde, con una temperatura superficiale tra 10.000 e 20.000°C (invece del 5.600°C del Sole); che mancano di idrogeno e che ci mettono circa 50 giorni prima di sparire, molto più di quanto serve alle normali supernove, la cui luminosità è spesso alimentata dal decadimento radioattivo. Quindi dev’esserci qualche altro meccanismo che le rende cosi luminose.”

Cosa potrebbe essere? Una simulazione porta a pensare ad una pulsar mentre una seconda indica una magnetar. A prescindere dalla risposta, il risultato è che l’illuminazione aiuta gli astronomi nello studio di distanti galassie nane, permettendo loro di misurare lo spettro del gas interstellare e svelare la composizione del gas che queste lontane galassie contengono. Le scoperte potrebbero anche gettare nuova luce su come potevano essere fatte le prime antiche stelle, arrivando cosi a studiare l’origine stessa delle stelle all’inizio dell’Universo. “E’ davvero affascinante quanto ricco il cielo notturno continua ad essere” ha spiegato Kukarni. “Oltre alle supernove, il Palomar Transient factory sta facendo fare grandi passi avanti anche all’astronomia stellare.”

http://media.caltech.edu/press_releases/13425

Nuova immagine rilasciata dal SDO dell'esplosione coronale di massa avvenuta ieri. Credit. NASA/SDO

Anche cambiando lunghezza d'onda la ricaduta di materiale più freddo resta ben visibile nella parte destra dell'immagine, per via del colore più scuro. Credit: SDO/NASA

Immagine ripresa in varie lunghezze d'onda che mostra insieme anche l'aumento nelle radiazioni emesse. Credit: SDO/NASA

Il progetto Solar Storm Watch ha calcolato che una tempesta dovrebbe colpire la Terra il 10 Giugno 2011 verso le 08:00 UTC con un’angolazione di 35°, mentre una seconda tempesta ci aspetta il 19:00 UTC sempre il 10 Giugno 2011 con un angolazione di 32°. Ma non sono di alcuna minaccia per i nostri satelliti o sistemi elettronici. Possono tuttavia dar vita a spettacolari aurore.

Esplosione di Massa Coronale rilevata il 7 giugno, vista da una prospettiva diversa. Credit: NASA/SDO/J. Major

Esplosione di Massa Coronale sul Sole vista con gli occhi a raggi X del SDO. Credit: NASA/SDO

Ricaduta di plasma in seguito all'esplosione coronale di massa. Immagine in Raggi X, ripresa dal SDO. Credit: NASA/SDO

Ecco inoltre alcuni video rilasciati che mostrano l’esplosione con ulteriori dati e varie lunghezze d’onda esplorate:

Ecco anche il video dei dati in raggi X

http://www.lightsinthedark.com/

http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/News060711-blast.html

http://sohowww.nascom.nasa.gov/newsroom/newsroom.html

La prima immagine del nuovo telescopio mostra la spettacolare regione di formazione stellare, M17, conosciuta anche come Nebulosa Omega o Nebulosa del Cigno. I dettagli sono incredibilmente alti, più di quanto si era mai riusciti a fare per questa lontana regione. Credit: ESO/INAF-VST/OmegaCAM. Acknowledgement: OmegaCen/Astro-WISE/Kapteyn Institute

Il VST Survey Telescope è il più grande telescopio ottico dell'ESO, e farà uso dei giganteschi Very Large Telescope. Credit: ESO/INAF/G. Lombardi

Viene ospitato in una struttura adiacente alle quattro UT (Unit Telescope) del VLT sulla cima del Cerro Paranal, sotto i cieli incontaminati di uno dei migliori siti osservativi della Terra. Il VST è un telescopio per survey a largo campo: il campo di vista è pari a due volte la luna piena. È il più grande telescopio al mondo costruito appositamente per una survey del cielo nella banda del visibile. Nei prossimi anni il VST e la sua fotocamera OmegaCAM osserveranno in dettaglio il cielo australe. Tutti i dati raccolti nella survey verranno resi pubblici.

“Sono molto felice di vedere le prime fantastiche immagini dal VST e da OmegaCAM. La combinazione unica di VST con il telescopio VISTA, che opera in infrarosso, permetterà di identificare molti oggetti interessanti che saranno poi osservati in dettaglio con i potenti telescopi del VLT”, commenta Tim de Zeeuw, Direttore Generale dell’ESO.

La OmegaCAM, montata sul VST. Credit: ESO/INAF/O. Iwert

“Il progetto del VST ha dovuto superare molte difficoltà ma ora, con la sue immagini di eccellente qualità, sta ripagando le aspettative della comunità astronomica e gli sforzi di molte persone che nell’INAF si sono dedicate alla sua costruzione. Sono molto felice di vedere il VST all’opera”, aggiunge Tommaso Maccacaro, Presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica italiano (INAF).

Il programma VST è una cooperazione tra l’INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, a Napoli e l’ESO. L’INAF ha progettato e costruito il telescopio con la collaborazione delle principali industrie italiane del settore, mentre l’ESO è responsabile dell’edificio e dei lavori di ingegneria civile al sito. OmegaCAM, l’”occhio” del VST, è stato progettato e costruito da un consorzio che comprende istituti olandesi, tedeschi e italiani con un importante contributo dell’ESO. La nuova struttura sarà gestita dall’ESO, che manterrà anche l’archivio dei dati e si curerà della loro distribuzione.

Il VST è un telescopio all’avanguardia, con uno specchio di 2,6 metri di diametro ed un sistema di ottiche attive che mantiene in ogni momento la forma precisa dello specchio. Al centro, dietro a grandi lenti che assicurano la migliore qualità delle immagini (Le ottiche del telescopio comprendono anche una correzione della dispersione prodotta dall’atmosfera terrestre), si trova la fotocamera OmegaCAM, 770 kg di peso, costruita intorno a 32 rivelatori CCD (La fotocamera contiene CCD aggiuntive che, insieme ai sistemi del telescopio, aiutano a controllare il sistema di guida e il sistema delle ottiche attive.) sotto vuoto, che insieme costruiscono le immagini da 268 megapixel .

Dettaglio della nuova OmegaCAM. Si vedono i CCD in tutta la loro bellezza. Credit:ESO/INAF

Sia il telescopio che la fotocamera sono stati progettati per sfruttare al meglio l’alta qualità del cielo a Paranal.

Nell'immagine vengono mostrati alcuni particolari della M17, visti dal VST. Credit: VST/ESO/INAF

“Le magnifiche immagini prodotte dal VST e dalla OmegaCAM sono un tributo al duro lavoro di molti gruppi in Europa nel corso di molti anni. Siamo in attesa di una ricca messe di risultati scientifici e di scoperte inattese provenienti dalle ricerche del VST”, aggiunge Massimo Capaccioli, principal investigator del progetto VST.

La prima immagine distribuita mostra la spettacolare zona di formazione stellare Messier 17, nota anche come Nebulosa Omega o Nebulosa del Cigno, così come mai era stata vista prima. Questa straordinaria regione di gas, polveri e giovani stelle calde si trova proprio nel cuore della Via Lattea nella costellazione del Sagittario. Il campo di vista del VST è così grande che può riprendere l’intera nebulosa, comprese le parti esterne più deboli – mantenendo la sua eccezionale nitidezza in tutta l’immagine.

La seconda immagine potrebbe essere il miglior ritratto finora dell’ammasso globulare Omega Centauri. È il più grande ammasso globulare noto, ma l’ampio campo di vista di VST e OmegaCAM contiene anche le regioni esterne più deboli di questo oggetto spettacolare. Questa ripresa, che include 300 000 stelle, dimostra l’eccellente risoluzione angolare del VST.

La seconda immagine rilasciata dal VST è stata questa che mostra come mai prima l'ammasso stellare globulare, Omega Centauri. Credit: ESO/INAF

Paragone tra il campo di vista che hanno il Hubble Space Telescope, l'MPG/ESO 2.2 ed il VST+OmegaCam. Credit: ESO/VLT/INAF

Il nuovo telescopio appena montato. Credit: ESO/INAF

http://www.eso.org/public/news/eso1119/

La miniera di Soudan è casa di tanti esperimenti scientifici, tra cui anche il CoGeNT. Credit: ShakataGaNa/CC BY-SA 3.0

La matteria oscura è responsabile del circa 90% della materia nell’universo, eppure la sua identità ci è da sempre rimasta velata. Sappiamo con certezza che si trova li perché i suoi effetti sono ben visibili. Da anni gli astronomi hanno potuto vedere l’influenza causata dal suo peso gravitazionale per quanto riguarda le galassie e gli ammassi galattici.

I teorici hanno predetto che gli esperimenti sulla materia oscura avrebbero rilevato una modulazione annuale per via del relativi moto della Terra e del Sole rispetto al piano della Via Lattea.
Il sole si muove nel piano della galassia sui confini di uno delle sue braccia a spirale a circa 220 km al secondo. La Terra orbita il Sole a circa 30 km al secondo. Durante l’inverno, la Terra si muove più o meno nella direzione opposta rispetto al movimento che il Sole ha all’interno della galassia, ma durante l’estate il loro moto diventa allineato nella stessa direzione. Questo allineamento aumenta la velocità della Terra attraverso il velo di materia oscura della Via lattea, la cui esistenza gli scienziato l’hanno inferita da numerose osservazioni astronomiche.

Le WIMP dovrebbero muoversi in maniera random, in varie direzioni all’interno dell’alone e a velocità simili a quella del Sole. “E come essere in una macchina e viaggiare attraverso una nube gigantesca di moscerini.” ha spiegato Collar. “Più la macchina va veloce, più moscerini finiscono sulla parabrezza.”

CoGeNT sembra aver rilevato in media una interazione con una particella WIMP al giorno, nei suoi 15 mesi di operazione, con una variazione stagionale di circa 16%. Le misurazioni dell’energia sono consistenti con quello che ci si aspetterebbe da una particella con una massa tipica delle WIMP, che è circa 6 o 10 volte la massa di un protone.

Piccolo prototipo dei rilevatori da essere impiegato nell'uso della ricerca di particelle WIMP. Credit: CoGeNT

I risultati potrebbero essere consistenti con l’esperimento italiano DAMA (DArk MAtter) che ha rilevato le stesse fluttuazioni stagionali per anni. “Siamo nella sfortunata situazione dove non si capisce bene se i dati bastano appena per confermare i dati di DAMA o se non bastano proprio. E dovremmo chiarire tutto questo.” ha spiegato Collar.

“Nella fisica delle particelle” ha continuato, “un accordo tra due o tre esperimenti non significa necessariamente cosi tanto. Il pentaquark è un buon esempio di questo. All’inizio di questo secolo, 10 esperimenti avevano scoperto prove di un pentaquark, una particella consistente in 5 quark, mentre nessun’altra particella conteneva più di 3. Ma man mano che gli anni sono passati, gli esperimenti non hanno più rilevato alcuna traccia di questa particella ipotetica.

“E’ semplicemente incredibile!” ha detto Jonathan Rosner, fisico dell’Università di Chicago. “Molte persone stanno ancora speculando intorno alla sua veridicità.”

Collar ed i suoi colleghi hanno calcolato che la probabilità che la loro scoperta sia un falso segnale è di circa 5 o 10 % quindi sarebbe una scoperta ancora al livello 2.8 sigma.

“Sfortunatamente non si tratta ancora di una scienza molto esatta” ha dichiarato Collar. “Ma con le informazioni che abbiamo riguardo alla natura dell’alone di materia oscura e quella di queste particelle WIMP, le cose sembrano essere come dovrebbero.”

Ci sono ancora altri esperimenti che stanno cercando segni della materia oscura che non hanno tuttavia rilevato alcuna variazione stagionale. Per esempio l’esperimento Xenon100.

“Questo effetto che stiamo osservando è molto fugace. Si tratta di qualcosa su cui bisogna restare molto a lungo in maniera stabile per osservarla.” ha spiegato Collar. Ha anche spiegato che dopo il recente incendio e le recenti operazioni, il CoGeNT ha cambiato rumore elettronico e questo potrebbe rendere inutilizzabile questo esperimento per cercare le modulazioni stagionali.

La massa indicativa delle particelle WIMP che potrebbe aver trovato l’esperimento CoGeNT va dai 6 a 10 miliardi di elettron-volt, o circa 7 volte la massa di un protone. “Cercare una WIMP 10 volte più pesante sarà difficile. Ma se sono soci leggeri, diventerà un incubo. ” H concluso Collar.

https://news.uchicago.edu/article/2011/06/06/new-data-still-have-scientists-dark-over-dark-matter

Tabella periodica degli elementi

Ununquadio presentato qui nella sua struttura atomica. Credit: wikimedia

Per quanto riguarda la paternità dell’elemento 114, ci sono stati diversi team che hanno detto di averlo prodotto in laboratorio, ma soltanto due hanno raccolto abbastanza prove da poter avere l’approvazione del comitato internazionale; si tratta del Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna, Russia, ed il Lawrence Livermore National Laboratory in California, USA. I due gruppi hanno collaborato al progetto, ed a entrambi va anche il credito per la scoperta dell’elemento 116.

Struttura atomica dell'Ununhexio. Credit: Wikimedia

I due nuovi elementi sono stati prodotti come risultati della collisione di atomi più leggeri all’interno di un acceleratore. Per creare l’elemento 116 sono stati fatti collidere il Curio (96 protoni) con il Calcio (20 protoni). Il 116 è poi velocemente decaduto in atomi di 114. Hanno anche prodotto il 114 indipendentemente unendo Calcio e Plutonio.

Le proprietà chimiche dei due nuovi elementi, specialmente riguardo a come potrebbero reagire con altri elementi, sono ancora da scoprire, e non sarà un’impresa facile, dato che entrambi durano meno di 1 secondo prima di decadere in altri elementi.

Di entrambi gli elementi in realtà si conosce l’esistenza da diverso tempo; già nel 1999 diversi gruppi avevano dichiarato di averlo prodotto in laboratorio, e la maggior parte dei lavori a riguardo sono stati fatti da team scientifici tra il 2004 e 2006. Ma per poter essere riconosciuti e aggiunti come nuovi elementi servivano indagini molto più approfondite e ulteriori prove concrete.

Queste due nuove aggiunte alla tabella periodica hanno anche fatto riprendere la discussione intorno alla possibilità di una cosi detta “isola della stabilità” dove alcuni chimici e fisici ritengono ci sia la possibilità di aggiungere elementi molto più pesanti alla tabella; elementi che sarebbero anche estremamente stabili, a differenza degli ultimi aggiunti. Elementi che potrebbero avere straordinarie proprietà e poter essere usati appena creati.

Per quanto riguarda i nomi, di solito vengono dati a chi li produce, quindi è probabile che i due nuovi elementi avranno nomi russi, dato che per la produzione il credito va al team russo. Questo dovrà essere dibattuto e deciso nelle prossime settimane, ma non dovrebbero esserci problemi di alcun genere.

http://www.iupac.org/web/nt/2011-06-01_elements_114_116

http://iupac.org/publications/pac/asap/PAC-REP-10-05-01/

http://www.webelements.com/nexus/chemistry/discovery-elements-atomic-number-114-and-116

Una spettacolare eruzione sulla superficie solare ripresa qui da SDO. Credit: NASA/SDO

Nell'immagine si nota la ricaduta di plasma sulla superficie del Sole. Credit: SDO/NASA

Il Sole ha rilasciato un brillamento solare di classe M-2 (di dimensioni medie) che ha avuto un picco verso le 1:41 ET. Il Solar Dynamic Observatory ha registrato queste spettacolari immagini nell’estremo UV mostrando come ci sia un incredibile esplosione di gas freddo.

Il sole ha rilasciato un esplosione grande 75 volte la Terra. Credit: SDO/NASA

Si tratta di un evento davvero particolare visto che in alcune zone, il gas è molto freddo, arrivando a solo circa 80.000°C. Se vi sembra caldo comunque, pensate che la corona solare ha una temperatura intorno ai 2 milioni di gradi celsius. Il fatto che il materiale in ricaduta sia molto più freddo si nota dal colore scuro rispetto al resto del materiale. Si nota anche come diventi molto luminoso quando ricade, perché si riscalda.

“Non ho mai visto del materiale rilasciato in questo modo dal Sole, in una cosi grande quantità che ricade sulla superficie in un modo cosi spettacolare.” ha dichiarato Dr. C. Alex Young, astronomo solare. “Sembra come se qualcuno avesse lanciato in aria una gigantesca nube di polvere fredda che è ricaduta subito giù. ”

Immagine dell'AIA, strumento del SDO che ha ripreso il Sole in una lunghezza d'onda che mostra la corona solare, a 2 milioni di gradi celsius. Si nota molto bene il materiale che si alza prima di cadere. Credit: NASA/SDO

Young ha aggiungo che probabilmente questo evento non causerà grossi problemi alla Terra vista l’angolazione dell’esplosione di massa coronale.

Particolare dell'esplosione solare prima che si disperda e ricada sulla superficie. Credit: NASA/SDO

Il Centro per le previsioni meteorologiche spaziali degli USA ha annunciato che questo brillamento solare è stato uno dei più grandi che sia mai avvenuto dal 2006 ad oggi, e probabilmente causerà una tempesta geomagnetica oggi, Mercoledì 8 Giugno 2011, portando alla formazione di spettacolari aurore. Resta tuttavia rassicurante la previsione per quanto riguarda la possibilità di danni a satelliti e comunicazioni, che non dovrebbero esserci.

Il seguente video è stato girato dal Dr. Young e mostra e spiega l’evento solare in questione visto in varie lunghezze d’onda e da diversi telescopi:

Davanti ad eventi solari i questo magnitudo e complessità, si può apprezzare veramente l’incredibile potenza del telescopio Solar Dynamics Observatory (SDO) che riesce a registrare in altissima risoluzione video in diverse lunghezze d’onda, mostrandoci dettagli che non avevamo mai neanche immaginato prima.

http://sdo.gsfc.nasa.gov/resources/blog.php

http://helioviewer.org/

Il CDF: Uno dei principali rilevatori presenti al Fermilab. Credit: Fermilab

Si è trattato quindi di analisi di routine che riguardavano dati di fondo. Anche se non sono le analisi principali, sono studi che vanno fatti, perché meglio si riesce a capire quest’aria di dati e meglio si potrà interpretare un eventuale anomalia in altri dati che possono magari segnalare la presenza di particelle come il Higgs. Avvolte poi, può capitare di trovare delle grandi sorprese in questo oceano di dati, come successo in questo caso quando la collaborazione CDF di fisici ha scoperto che il segnale inaspettato di cui si parlava qualche mese fa è diventato più forte nelle analisi successive invece che sparire.

Modello Standard delle particelle subatomiche. Credit: scienzapertutti

Questa probabile nuova particella ancora non è arrivata cosi in alto ma ci si sta avvicinando moltissimo.

Quando ancora si trattava soltanto di un 3.2 sigma, molti scienziati si aspettavano che scomparisse presto, come succede alla maggior parte dei segnali. Ma non è successo. “Il segnale è persistito anche quando abbiamo raddoppiato i dati” ha spiegato Hewett. Adesso è arrivato a 4.8 sigma, anche se forse tornerà a 4.2 quando verranno trovate varie incertezze schematiche nei dati.

Aiuta anche il fatto che il team che lavora con il Fermilab ci lavora da molto tempo e conoscono ormai molto bene la macchina che stanno usando. Questo aiuta a ridurre la probabilità di errori analitici molto ovvi. “Sarebbe molto difficile a questo punto attribuire questo segnale semplicemente ad uno sbaglio nella calibrazione o qualcosa di simile; se è un’errore sistematico, è uno molto subdolo.” ha spiegato Sean Carroll, del Caltech. “Ma non sembra affatto un errore; sembra davvero un segnale.”

Vi chiederete a questo punto, dato che non sanno con certezza che cos’è questo nuovo segnale, come fa la Hewett ed i suoi compagni a escludere la possibilità che si tratti del bosone di Higgs? In poche parole, non sta lasciando il giusto tipo ti impronta. I fisici sono in grado di riconoscere le particelle prodotte durante queste collisioni per via dei pattern del decadimento delle particelle (“impronte”) che queste lasciano dietro di se.

I quark esistono soltanto per frazioni di un secondo prima di decadere in altre particelle secondarie. Questo è parzialmente determinato dalla massa: una particella non può decadere in un altra cosa che non sia più pesante della propria massa, altrimenti violerebbe il principio della conservazione dell’energia. Non si può creare qualcosa dal nulla. Quindi normalmente decaderanno nella particella più pesante che ha ancora la sua stessa massa. Lo stesso principio di base vale anche i bosoni di Higgs.

Ogni quark ha tanti diversi modi per decadere, quindi ci sono tante diverse impronte possibili, e ognuna dev’essere esaminata con grande attenzione per determinare quali particelle erano presenti durante la collisione. I pattern del decadimento sono come delle genealogie nell’albero di famiglia e possono facilmente diventare estremamente complicati.

Simulazione di come dovrebbe essere vista una collisione che provoca bosoni di higgs. credit: LHC/CERN

I “getti” appaiono perché i quark non possono esistere in isolamento; devono essere legati all’interno dei adroni. Quindi ogni qualvolta un quark viene prodotto da una collisione, viene espulso dall’interno del suo adrone. Ma prima che possa sfuggire completamente, viene circondato da altri adroni che viaggiano tutti più o meno nella stessa direzione. Studiando questo spray di adroni che vanno nella stessa direzione, gli scienziati possono capire che tipo di quark l’ha prodotto.

Secondo il Modello Standard, si tratta di impronta che può nascere dalla produzione di coppie di bosoni di gauge: o due bosoni W o una coppia di un bosone W e uno Z. In entrambi i casi la componente W della coppia può decadere in un leptone e un neutroni, e l’altra particella (W o Z) decadrà nei getti di un adrone.

Se state perdendo il filo, è normale, non vi preoccupate, sono nozioni molto difficili, ed è facile non capire. Ma il punto è che i fisici capiscono molto bene come avviene il decadimento di queste particelle, e sanno più o meno come dovrebbe essere fatta l’impronta di un bosone di Higgs, ad una massa di circa 150 GeV. Qualsiasi cosa sia questa nuova particella, non si comporta affatto come un Higgs. “Ha un comportamento che non ci aspettiamo che abbia a questa massa.”

Un bosone di Higgs a questa massa decadrebbe in bosoni W, ma il segnale o picco visto nei dati non è nei bosoni W ma nei getti di adroni. E quei getti dovrebbero avere per la maggior parte quark bottom se fossero originati da un Higgs con una massa di 150 GeV, perché il quark bottom è la più pesante particella che è comunque più leggera di 150 GeV. (la più pesante dopo è il quark top con una massa di 174 GeV). In effetti, i getti sono un mix di vari tipi di quark.

Quindi, ok, non si tratta del Higgs, ma resta comunque un segnale incredibilmente affascinante per conto suo, perché il Modello Standard non lo prevede. Prevede una serie di coppie di bosoni di gauge, W+W e W+Z che decadono poi in leptoni, neutroni e getti di adroni. E questo è più o meno esattamente quello che si vede nel primo picco nel grafico dei dati che hanno trovato gli scienziati. “Il primo picco (qui sotto visibile in rosso) si trova esattamente dove dovrebbe essere.” ha spiegato la Hewett.

Lo schema mostra i dati rilevati dal Fermilab. L'istogramma blu rappresenta qualcosa che non è previsto dal Modello Standard. Credit: Fermilab

La sorpresa grande sta nel secondo picco rilevato dai dati (qui visto in blu). E totalmente fuori luogo secondo il Modello Standard e non è previsto da alcun modello teorico attuale. Tuttavia andiamoci piano con frasi come “nuovo campo della fisica” perché c’è ancora una buona possibilità che quello che stiamo osservando è un nuovo tipo di bosone di gauge, o quello che la Hewett descrive come coppie “W+X” dove X è il partner sconosciuto.

“Questa scoperta cade nella categoria di “E questo chi l’ha ordinato?” ha spiegato Hewett, riferendosi alla famosa frase detta dal fisici I.I. Rabi negli anni ’30 quando fu scoperto il muone per la prima volta. Anche quello, fu completamente non aspettato e forzò i fisici a rielaborare il Modello Standard.

Questo misterioso nuovo segnale potrebbe ancora rivelarsi un falso positivo, particolarmente perché, anche se è una cosa non ancora formalmente spiegata, gira voce che la collaborazione “sorella” del CDF al Fermilab, quella del rilevatore D-Zero, non sta osservando affatto lo stesso sengnale. Gli scienziati del D-Zero non hanno ufficialmente detto ancora nulla ma nelle prossime settimane dovrebbero finalmente rivelare i loro risultati.

Quindi il prossimo passo sarà proprio questo: sentire cosa hanno trovato o non trovato gli scienziati del D-Zero per poi aspettare nuovi risultati dal LHC che verranno pubblicati quest’estate. “Se nessuno di questi vede lo stesso segnale, allora è molto probabile che gli scienziati del CDF hanno sbagliato qualcosa nelle analisi.” ha spiegato Marc Sher, fisico del College of William and Mary. “Non sono ottimista, dato che è cosi difficile per noi teorici, ma ho detto la stessa cosa anche riguardo alla costante cosmologica, per cui che ne so io?”

Hewett è meno pessimista a riguardo: “E molto, molto improbabile che si tratti di un artefatto”. Ma Hewett e Sher sono comunque d’accordo che le prossime conferenze di fisica che averanno quest’estate chiariranno molte cose.

“Non sono sicuro su cosa lavorare adesso, dato che qualsiasi cosa posso elaborare potrebbe essere spazzato via la prossima settimana dalla rilevazione fatta da altri team.” ha scherzato Sher. “Abbiamo aspettato questo momento per due decenni, e molte, moltissime questioni troveranno finalmente una risposta nelle prossime settimane.”

“Ci aspettiamo tantissime nuove scoperte” ha concluso la Hewett. “Questa sarà l’estate più eccitante per i fisici delle particelle dai tempi dell’estate del 1974″.