Esperienze di Fisica: le frontiere della Fisica Moderna

	La Fisica Moderna non può prescindere dalla struttura della materia. Ecco allora un bellissimo cristallo di quarzo proveniente dal Madagascar, che fa parte della collezione di casa mia. Esso illustra perfettamente la struttura di un cristallo, cioè di una disposizione regolare di atomi nello spazio. in questo caso si parla di fenocristallo o macrocristallo, vale a dire di un cristallo visibile ad occhio nudo. È come se si trattasse di un'unica, gigantesca molecola!!!
	A proposito di cristalli, questa foto scattata nel laboratorio di scienze illustra una serie di modelli di solidi dalle forme più svariate che rappresentano diverse forme cristalline. Oggi non più utilizzati nella didattica (giacciono da tempo nel più completo abbandono), essi potrebbero essere utilmente sfruttati anche per lo studio della geometria solida. Si noterà che una delle forme che ricorre più spesso è il tetraedro, per esempio alla base del cristallo di carbonio noto come diamante.
	Un modellino che non può mancare nella galleria della Fisica Atomica. Essa illustra la disposizione spaziale degli atomi in un cristallo, e precisamente in un cristallo di cloruro di sodio (NaCl), il comune sale da cucina. Questo tipo di cristallo viene detto cubico a facce centrate (fcc, Face Centered Cubic, o ccp, Cubic Close Packing). Sia il reticolo delle palline bianche che quello delle palline rosse presentano infatti gli atomi sia sui vertici che al centro di ognuna delle sei facce di cubi affiancati gli uni agli altri, e ripetuti infinite volte nello spazio. Qui le palline rosse rappresentano gli ioni positivi di sodio e quelle bianche gli ioni negativi di cloro, la cui attrazione elettrostatica dà vita ad un cristallo ionico.
	Ed ecco invece il modello di un cristallo di diamante, formato da atomi di carbonio disposti ai vertici di tetraedri. Anch'esso è un cristallo cubico a facce centrate, ma si tratta di un cristallo covalente, caratterizzato cioè da questo tipo di legame, che spiega la particolare durezza del materiale. Altri tipi di cristalli cubici sono il cubico semplice (sc), in cui gli atomi sono solo nei vertici dei cubi, e il cubico a corpo centrato (bcc), in cui gli atomi (o gli ioni) sono disposti sia ai vertici dei cubetti che nel centro di essi. Grazie per la descrizione di questi modellini al fisico dei materiali Simone Salustro.
	Un'esperienza davvero facile ed intuitiva per dimostrare l'esistenza delle molecole è realizzabile mescolando una certa quantità di acqua, misurata con grandissima precisione, con un'uguale quantità di alcool. Supponendo di mescolare 500 ml di acqua con 500 ml di alcool, si può verificare che il totale non corrisponde a 1000 ml, ma a poco meno. Questo perchè le molecole di acqua sono "polari" e lasciano dei "buchi" fra l'una e l'altra, buchi che vengono "colmati" dalle molecole di alcool, assolutamente prive di polarità. Questa verifica ha un forte impatto persino sui bimbi delle scuole elementari!
	I microscopi a scansione oggi in dotazione ai fisici ci permettono oggi di vedere addirittura gli atomi ordinatamente disposti su di un cristallo, com'è il caso di questi atomi di germanio! Il germanio è un semiconduttore molto pregiato ed utilizzato nella tecnologia elettronica.
	I fullereni sono molecole costituite da un numero pari e non inferiore a 28 di carbonio. Scoperti nel 1985, ma fabbricati in quantità apprezzabile solo dal 1990, loro impiego potrà rivoluzionare la nostra tecnologia, giacché hanno un peso quattro volte inferiore ai materiali ferromagnetici e non oppongono alcuna resistenza all'elettricità dimostrandosi ottimi superconduttori. Se son rose...
	Lo spettroscopio a prisma qui raffigurato è uno strumento del quale abbiamo già parlato a proposito dell'Ottica, ma l'ho inserito anche in questo "armadio virtuale" del Laboratorio « Ettore Majorana » perchè esso dimostra che gli atomi, se eccitati per riscaldamento, emettono luce solo lungo particolari lunghezze d'onda, il che dimostra l'esistenza di livelli energetici discreti dentro gli atomi. In altre parole, l'atomo è un sistema quantistico.
	Lo strano cilindro scuro in figura rappresenta un accessorio indispensabile per lo spettroscopio della fotografia precedente, trattandosi di una lampada spettrale a sodio. In effetti il cilindro scuro di metallo ha solo una piccola apertura laterale in corrispondenza dell'apposita lampadina che va avvitata all'interno ed alimentata a 180 V; la lampadina contiene vapori di sodio, per cui, una volta accesa, emette luce di una particolare frequenza; facendo passare tale luce nello spettroscopio, si osserva una sola riga netta, tipicamente gialla, dovuta ad un preciso dislivello energetico dentro l'atomo.
	Ed ecco non una foto ma un disegno: la tavola periodica degli elementi, disegnata dall'autore di questo sito. Essa è qui riprodotta non nella versione di Mendeleev ma in quella di Niels Bohr. Quest'ultima mette in evidenza l'"aufbau" atomico, cioè come gli elettroni riempiono progressivamente gli atomi: i primi due gruppi di elementi (metalli alcalini ed alcalino-terrosi) hanno l'elettrone più esterno in un orbitale di tipo s, gli ultimi sei gruppi a destra lo hanno in un orbitale di tipo p, i cosiddetti "metalli di transizione" (i dieci gruppi centrali) in uno di tipo d, mentre i lantanidi e gli attinidi in uno di tipo f. Se la mia sintetica spiegazione non vi è chiara, scaricatene da qui una più completa.
	Il tubo a raggi catodici qui ritratto è un tubo a vuoto spinto, ad un'estremità del quale vi è un elettrodo metallico, detto catodo, mentre all'estremità opposta, in una cavità del vetro, è inserito un anodo. Fra l'anodo ed il catodo si applica una differenza di potenziale positivo elevatissima (da 10.000 a 15.000 Volt); dal catodo si libera allora un flusso di elettroni che attraversano un collimatore. In tal modo un sottile fascio di elettroni, detto raggio catodico, raggiunge lo schermo ricoperto di una sostanza bianca fluorescente, che emette luce quando è colpita da elettroni veloci. I campi elettrici e magnetici deviano il raggio catodico, dimostrando che esso è formato da particelle cariche negativamente; su questo principio si basa il televisore.
	Un'altra applicazione del tubo a raggi catodici è questo tubo a raggio filiforme, cosiddetto perchè la pressione dentro di esso è scelta in modo che la carica spaziale, prodotta dal raggio catodico, formi un fascio luminoso. Il fascio di elettroni viene emesso in direzione verticale e viene deviato mediante un campo magnetico omogeneo perpendicolare alla direzione del fascio. Un tale campo si ottiene utilizzando due bobine di Helmholtz, cioè due sottili bobine anulari disposte parallelamente tra di loro ad una distanza uguale al loro raggio, ed alimentate dalla stessa corrente nella stessa direzione. Lo si può utilizzare nel nostro Laboratorio per esempio per determinare la carica specifica dell'elettrone.
	Un altro interessante tubo catodico, che stavolta porta al suo interno una croce di Malta. Perchè? Perchè sullo schermo fluorescente opposto al catodo si vedrà comparire proprio l'"ombra" della croce di Malta suddetta. Questa semplice ma efficace esperienza dimostra in modo semplice la propagazione rettilinea dei raggi catodici.
	Nuova fotografia e nuovo tubo catodico, che stavolta, come si vede, contiene al suo interno un mulinello. Quale il suo scopo? Quando si fanno passare gli elettroni dal catodo all'anticatodo, il mulinello metallico si pone in rapidissima rotazione, dimostrando così che i raggi catodici trasportano quantità di moto, e quindi massa. In altre parole non sono pura radiazione elettromagnetica, ma sono composti da particelle di materia!
	Il tubo con minerali qui fotografato NON è un pezzo di scarto da gettare nella pattumiera, come alcuni hanno creduto, bensì un componente fondamentale della fisica moderna, per dimostrare che i raggi catodici trasportano energia, e non solo massa come il tubo catodico precedente. Infatti, facendo passare i raggi catodici, i minerali in esso contenuti diventano ben presto fluorescenti, a causa del bombardamento delle minuscole particelle contenenti i raggi.
	Questo è chiamato tubo con schermo e feritoia e serve per mostrare in modo evidente il movimento dei raggi catodici. Il fascio di questi ultimi entra nella parte centrale del tubo attraverso una feritoia, ed è reso visibile dallo schermo obliquo fluorescente che esso rasenta.
	Se gli strumenti precedenti permettevano di dimostrare l'esistenza dei raggi catodici, e quindi degli elettroni, quest'altro, detto tubo Goldstein, permette invece di mettere in evidenza la produzione di raggi canale, cioè di raggi anodici, che oggi sappiamo essere costituiti da ioni positivi in moto in direzione opposta ai raggi catodici. I buchi nella placca, ben visibili nella foto, servono appunto ad aprire un "canale" per il passaggio di questi raggi.
	Quest'ulteriore tubo catodico permette di effettuare l'esperienza della diffrazione di elettroni. All'altezza dell'anodo vi è infatti un cristallo attraversato dagli elettroni accelerati dall'intenso campo elettrico; sullo schermo fluorescente in figura si possono osservare chiaramente le frange dovute alla diffrazione delle « onde di materia » associate agli elettroni in moto!
	Ed ecco un tubo a raggi X, ideato dal tedesco Wilhelm Röntgen e basato sul cosiddetto effetto Brehmsstrahlung (in tedesco, frenamento). Gli elettroni, come nei tubi precedenti, sono emessi dal catodo surriscaldato (a destra) e vanno a sbattere sull'anticatodo (al centro); la brusca decelerazione fa sì che la carica irraggi radiazioni ad altissima frequenza sulla base della notissima formula di Plalnck E = h f (energia = frequenza x costante di Planck).
	La figura illustra un vecchio modello di Laser, uno strumento già visto in ottica, che merita però una spiegazione anche in questa sezione. L'acronimo significa "Light Amplification by stimulated Emission of Radiation", amplificazione della luce per mezzo dell'emissione stimolata di radiazioni); esso permette di ottenere fasci di luce monocromatica e coerente, emessa cioè in concordanza di fase, a differenza di quelle delle sorgenti ordinarie.
	L'apparecchio qui illustrato permette di eseguire la misura sperimentale della costante di Planck mediante la misurazione della tensione di accensione di LED di vario colore (i LED sono diodi ad emissione di luce). Sul supporto bianco sono montati sei LED di colore azzurro, verde, giallo, rosso scuro, rosso vivo ed infrarosso, ognuno caratterizzato da un ben preciso valore di lunghezza d'onda della luce emessa. Gli anodi dei LED sono collegati ad altrettanti jack, mentre i catodi fuoriescono attraverso un jack comune di colore blu, con una resistenza di compensazione di 100 Ohm per motivi di sicurezza; essa serve come protezione, e dovrebbe sempre essere attivata a monte durante il funzionamento dei fotodiodi.
	Ed ecco il montaggio dell'apparato sperimentale. Si fissa il circuito a LED su un opportuno supporto, quindi si collegano il catodo e l'anodo di un singolo LED con un opportuno alimentatore in corrente continua stabilizzato. Noi abbiamo utilizzato il Variac che alimenta i banconi del nostro laboratorio, collegandolo all'anodo e al catodo (jack rispettivamente marrone e blu) di ogni singolo singolo LED, in parallelo al quale vengono anche inseriti gli elettrodi di un voltmetro, onde misurare il potenziale di accensione di ogni fotodiodo.
	Per ottenere la misura desiderata si varia con continuità la tensione erogata dal Variac, e si misura in corrispondenza a quale d.d.p. ogni fotodiodo si accende. In figura per esempio, quando la d.d.p. erogata dall'alimentatore raggiunge circa i 2,2 V, si vede accendersi il secondo LED dall'alto, di colore verde, la cui luce ha una lunghezza d'onda di 560 nanometri, e quindi una frequenza di circa 5,36 x 10¹⁴ Hz. Moltiplicando 2,2 V per la carica dell'elettrone si trova l'energia del singolo fotone emesso dal LED, e dividendola per la frequenza si ottiene un valore approssimato della costante h!
	Quest'immagine ci mostra un ampio campionario di materiale utile per lo studio della Fisica Atomica. Sul ripiano superiore si vedono alcune sorgenti radioattive chiuse negli opportuni contenitori, e dei contatori Geiger, mentre sul ripiano sottostante sono posti alcuni modelli di camere a nebbia per lo studio del moto delle particelle cariche emesse da sorgenti radioattive. Ovviamente questo materiale non è più utilizzabile in laboratorio, ma si trova solo in esposizione.
	Questa foto, scattata dalla cortese allieva Marta Milano (III B cl. a.s. 2004/05), illustra un'esperienza a corredo della mostra « Einstein 1905, il genio all'opera », organizzata in occasione dei cento anni dall'articolo di Albert Einstein che diede il via alla Relatività Ristretta. Essa riguarda l'effetto fotoelettrico: la luce di una lampadina viene scomposta nello spettro, che poi è percorso da un fotodiodo scorrevole lungo una vite senza fine. Questo misura il potenziale di arresto dei fotoni in funzione della frequenza e lo tabula direttamente su Pc. Come si vede, si ottiene praticamente una linea retta, il che dimostra la nota formula di Planck E = h f (E = energia, h = costante di Planck, f = frequenza), verificata da Einstein proprio nel 1905.
	Un'esperienza davvero eccitate per gli studenti di tutte le età: una cellula fotoelettrica non dissimile da quelle che azionano l'apertura e la chiusura dei cancelli elettronici. Appena il raggio Laser è interrotto facendo uso di una mano, si attiva un fischio sonoro simile ad un allarme. Tutto merito dell'effetto fotoelettrico del quale si è parlato a proposito della foto precedente.
	Questa foto, scattata dall'allieva Marta Milano (III B cl. a.s. 2004/2005), illustra un altro semplicissimo dispositivo che applica l'effetto fotoelettrico: accendendo il faretto, la lamina di silicio a sinistra emette elettroni, i quali danno vita ad una corrente abbastanza intensa da far muovere la lancetta del voltmetro e da alimentare il motorino che fa girare l'elica. E se volete una dimostrazione ancora più in grande, passate alla foto sottostante!
	Un esemplare "storico" di cellula fotoelettrica, da usarsi per esperienze scolastiche e non certo per produrre potenza così da far girare una ventolina. La cellula fotoelettrica è contenuta nella struttura cilindriforme sulla sinistra, ed il disegno mostra il circuito necessario per acquisire i dati da essa forniti. Questo modello risale agli anni sessanta ma non è concettualmente diverso da quello visto poco sopra; nell'armadio dell'elettromagnetismo abbiamo incontrato l'alimentatore a cui essa era collegata.
	Questo minuscolo pannello fotovoltaico da laboratorio è in grado di erogare 0,2 A se esposto in pieno sole ed alcuni milliAmpére se esposto a luce solare indiretta, come si vede chiaramente grazie all'amperometro ad esso collegato. Una simile sorgente di energia mette in funzione molte delle nostre calcolatrici, alcuni lampioni notturni (l'energia viene catturata di giorno e riutilizzata di notte) e una schiera di giocattoli per bimbi, che li abituano fin da piccoli all'importanza delle energie alternative.
	Lo stesso pannello della fotografia precedente, per quanto piccolo, è sufficiente per mettere in moto il motore elettrico di un modellino a quattro vuote, che è lo stesso usato per dimostrare il funzionamento della cella a combustibile: essendo in funzione in questo caso entrambi i sistemi di propulsione, si parla di motore ibrido. Potete scaricare questo breve filmato digitale (il veicolo si muove su un piano scabro ed inclinato, per cui rallenta quanto sale ed accelera quando scende), che dimostra l'incredibile efficacia delle automobili a motore ibrido!
	Marta Milano ha scattato questa foto all'esterno del Museo Nazionale della Scienza e della Tecnica di Milano: in essa si vedono dei pannelli fotovoltaici in grado di fornire energia ad un'intera ala del museo. In pratica, la luce colpisce le celle di silicio ed eccita gli elettroni che entrano nel circuito e producono una corrente elettrica. Alle spalle dei pannelli è possibile vedere la base di una torre costruita dall'AGIP per l'estrazione di petrolio.
	Il radiometro di Crookes è uno strumento di uso facilissimo e di enorme impatto sugli studenti. Si tratta di un'ampolla di vetro nella quale è praticato il vuoto spinto ed in cui è sospeso un leggerissimo mulinello fatto di quattro piccole alette di plastica, bianche da un lato e nere dall'altro. Se posto al sole, il radiometro si mette in rotazione. Di solito si ritiene che il radiometro dimostri l'esistenza di una "pressione di radiazione" (espressa dal cosiddetto vettore di Poynting) che metterebbe il mulinello in rotazione. In realtà la causa del fenomeno è da ricondurre agli spostamenti dei gas rarefatti al suo interno dovuti al calore differente tra la faccia chiara e la faccia scura. Infatti, dopo un certo tempo le pale si arrestano perchè viene raggiunto l'equilibrio termico, come spiegato in questa pagina. Cliccate qui per scaricare un breve filmato digitale di quest'esperienza.
	Quante galassie gialle vedete in questa foto? In realtà, si tratta di immagini multiple di una stessa galassia. E' uno dei fenomeni più straordinari mai apparsi agli occhi degli astronomi, previsto da Einstein e noto con il nome di lente gravitazionale. Lo stesso fenomeno è responsabile della formazione di un'altra meraviglia cosmica, detta...
	...croce di Einstein. In pratica, una galassia più vicina posta sulla stessa linea di vista di quella più lontana ne moltiplica l'immagine, come fa una lente che deflette i raggi di luce, proprio perchè, secondo la relatività generale, anche la radiazione viene deflessa dalla gravità!
	La foto, scattata da Martina Padrin (II B cl., a.s. 2005/06), illustra il dispositivo per ripetere l'esperienza di Franck ed Hertz. Esso consiste in un vero e proprio triodo, con il particolare in più che all'interno del bulbo di vetro vi é una goccia di mercurio. Il tubo, poi, é alloggiato in un forno che ha lo scopo di scaldare l'ambiente di modo che il mercurio evapori e si crei, internamente allo stesso tubo, una opportuna pressione del vapore di mercurio, da 8 a circa 10 mm Hg quando la temperatura del forno è di circa 170 °C. Tale valore di pressione é necessario se si vuole che le molecole di mercurio si eccitino dallo stato fondamentale (6s) al livello superiore (6p) con una probabilità molto elevata rispetto ad altri livelli energetici. Il tubo permette di dimostrare l'esistenza di livelli energetici discreti dentro gli atomi. Davvero una rarità.
	Un altro pezzo da museo: una scatola in piombo che contiene alcuni preparati radioattivi per esperienze con il contatore Geiger. Come si legge sull'etichetta, si tratta di Radio e Torio; niente paura, perchè l'attività è dell'ordine del milionesimo di Curie (un Curie equivale a 3,7 * 10¹⁰ Becquerel, cioè disintegrazioni al secondo). Il piombo della scatola è tranquillamente in grado di fermare tutte le radiazioni prodotte dai campioni.
	Un'altra cassetta di protezione con spesse pareti di piombo, in grado di fermare la radioattività dei campioni in essa posti. Una cassetta come questa è utilizzata per manipolare le sostanze radioattive, soprattutto quelle volatili, sbirciando attraverso l'apposito vetro posto sulla parete anteriore.
	Questo pesantissimo cilindro in piombo viene naturalmente usato per misure di attività delle sorgenti radioattive di cui si è parlato poco sopra. Esse vengono introdotte, con opportune precauzioni, dall'apertura superiore, mentre nel foro laterale si inserisce il contatore Geiger (vedi più sotto), il quale permette di misurare l'attività del campione, cioè il suo tasso di disintegrazione. Da questo è poi possibile risalire al tempo di dimezzamento dello stesso.
	Detta anche « camera di Wilson », dal nome del fisico che la ideò nel 1911, la camera a nebbia qui fotografata dall'autore di questo sito consiste in un cilindro metallico con il coperchio in vetro, che va collegato alla pompa a vuoto. Il cilindro viene riempito con un gas che, mediante un'espansione adiabatica, diventa sovrassaturo. Le particelle emesse da un preparato radioattivo posto nelle vicinanze, quando passano attraverso il gas sovrassaturo, ne provocano l'immediata condensazione, rendendo visibile il loro percorso. È con questo semplice ma efficientissimo strumento, tuttora funzionante, che vennero compiuto le più importanti esperienze di fisica nucleare, negli anni venti e trenta del secolo scorso!!
	La camera di Schüroltz è una variante della camera di Wilson e, come quella, serve a rendere visibile le particelle emesse da reazioni nucleari: fu anzi il primo strumento per « vederle », visualizzando le loro tracce. Anch'essa è riempita di vapore allo stato sovrassaturo, nel quale il passaggio di una particella provoca una condensazione di ioni sulla sua scia: in questo modo è possibile osservarne a occhio nudo la traccia e anche fotografarla. Il suo uso è facile persino per uno studente.
	La camera a fumo qui fotografata serve invece per lo studio dei moti browniani. Essa è costituita da una piccola cella cilindrica dotata di foro di immissione, nel quale viene insufflato il fumo di una sigaretta, coperchio in vetro e lente laterale. L'osservazione delle particelle solide in movimento caotico viene effettuata tramite un microscopio ottico a 150 ingrandimenti, mentre la cameretta va illuminata con un proiettore diottrico, disposto in modo che il fascio di luce convergente risulti perpendicolare alla direzione di osservazione.
	Ed ecco il famigerato contatore Geiger-Muller. Esso rivela la presenza di particelle elettricamente cariche ed è costituito da un tubo metallico chiuso ai due estremi e contenente gas a bassa pressione. Un filo metallico detto collettore, teso lungo l'asse del contenitore (che funge da catodo) e da esso isolato, viene mantenuto a un potenziale positivo di poco inferiore al potenziale di scarica rispetto al tubo. Il filo e il contenitore sono connessi ad un circuito amplificatore, che comanda un contatore di impulsi elettrici. Quando una particella carica penetra nel tubo, ionizza il gas, provocando tra filo e involucro una breve scarica elettrica, che viene segnalata dal contatore, e spesso anche da un altoparlante che emette un inconfondibile brusio.
	Questa foto scattata da Riccardo Miolo illustra alcuni accessori per il contatore Geiger, tra cui il supporto (a destra) per reggerlo durante le esperienze, il cavo cui va connesso (in basso) ed un barattolo contenente il contatore ed altri accessori per il suo utilizzo. Più che altro una curiosità storica. Questo materiale è stato esposto nel mio Liceo durante una Mostra dedicata proprio ad argomenti di Fisica Atomica e Nucleare; per vederne alcune immagini, cliccate qui.
	L'eccezionale fotografia di Robert D.Loss mostra un incredibile reattore nucleare naturale che si innescò due miliardi di anni fa nella miniera d'uranio di Oklo, nel Gabon. Allora il tasso di decadimento dell'uranio era minore dell'attuale, e così l'acqua di una palude poté moderare i neutroni ed innescare una reazione nucleare controllata. L'ossido di uranio rimasto ha lasciato evidenti tracce giallastre sulle rocce.
	Ed ecco lo schema di un reattore a fusione. Come sapete, nessuno è mai riuscito finora a realizzarne uno nella pratica, ma si spera che producano l'energia pulita di domani, assorbendo innocuo idrogeno e litio per restituire elio e nessuna scoria radioattiva. La reazione di fusione è ²H + ³H --> ⁴He + n + energia; i neutroni sono pericolosissimi ma possono essere assorbiti da una camicia di litio mediante la reazione ⁶Li + n --> ³H + ⁴He, restituendo parte del combustibile del reattore!
	Lo schema precedente può essere realizzato per mezzo di un tokamak (dall'acronimo russo "macchina a camera toroidale"), una struttura in cui un plasma ad alta temperatura è mantenuto sospeso mediante un confinamento magnetico. Siccome questo è difficoltoso ed instabile, la ricerca si appunta proprio su come stabilizzare un plasma a 100 milioni di Kelvin!
	Quella che si vede qui ritratta è l'acquisizione di una Tomografia ad Emissione di Positroni (PET), un esame diagnostico che permette un'analisi approfondita dell'interno del corpo umana. Viene iniettato un isotopo tracciante come il Carbonio-11, che si lega chimicamente alle molecole del corpo umano; l'isotopo decade, emettendo un positrone, cioè un antielettrone, e dopo un percorso al massimo di qualche millimetro, il positrone si annichila con un elettrone, producendo una coppia di fotoni gamma emessi in direzioni opposte fra loro. Questi fotoni sono rilevati in uno scintillatore, dove creano un lampo luminoso, rilevato attraverso dei tubi fotomoltiplicatori. I fotoni che non raggiungono il rilevatore in coppia non sono presi in considerazione. Dalla misurazione della posizione in cui i fotoni colpiscono il rilevatore, si può ricostruire la struttura interna del corpo del paziente..
	Si chiama Modello Standard la più completa teoria comunemente accettata per spiegare la maggior parte dei fenomeni che avvengono in natura. In questo poster di grande formato realizzato dall'autore di questo sito si vede l'insieme di tutte le particelle previste dal Modello. Come si vede, esso comprende tre famiglie di particelle (due quark, un leptone e un neutrino ciascuna) e vari "vettori di campo", in grado di mediare le forze della natura. Purtroppo il Modello Standard ha ancora dei "buchi", che lasciano aperta la strada a nuovi studi. Chi vuol saperne di più, scarichi una presentazione dedicata al Modello cliccando qui.
	Questa sfera gigantesca, nascosta nel sottosuolo a duemila metri di profondità, è un rivelatore di neutrini: si tratta di particelle estremamente abbondanti nell'universo, ma altrettanto difficili da realizzare perchè interagiscono pochissimo con la materia: possono attraversare il pianeta Terra senza subire alcuna interazione. Questa sfera di 12 metri di diametro piena di acqua pesante (il SNO o Sudbury Neutrino Observatory presso la Queen's University) è circondata di rilevatori di luce proprio nella speranza di catturare le rarissime interazioni prodotte nell'acqua dai neutrini provenienti dal Sole.
	Il 10 settembre 2008 è stato inaugurato al CERN di Ginevra il LHC (Large Hadron Collider), uno dei più grandi acceleratori di particelle mai costruiti; le dimensioni sono imponenti, come mostra il confronto con l'operaio nella foto. Il suo scopo è quello di far collidere tra loro protoni a velocità prossime a quelle della luce, nella speranza di individuare il bosone di Higgs, sfuggente particella prevista dal Modello Standard per giustificare i valori delle masse di tutte le particelle. Ce la farà?
	Questa non è una fotografia, bensì un'immagine pittorica che rappresenta il vortice di materia risucchiata all'interno di un buco nero, il cui orizzonte degli eventi è rappresentato dalla palla biancastra centrale. E' visibile il fascio di radiazioni sparato nello spazio dal vortice. I buchi neri rappresentano il punto d'incontro tra meccanica quantistica e relatività di Einstein, formalmente del tutto incompatibili a causa della mancanza di una teoria quantistica della gravitazione, una delle sfide del XXI secolo.
	Concludiamo con un piccolo flash di astrofisica. Questa classica foto, ripresa nel 1990 dal satellite COBE, rappresenta le fluttuazioni nella radiazione cosmica di fondo, probabilmente gli embrioni da cui si originarono le galassie. Chi vuole saperne di più vada all'Armadio di Geografia Astronomica.
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