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La chimica della vita: cercando ET

9 settembre 2012

Siamo soli nell’universo?

Questa domanda, espressione dell’innata curiosità umana e della sua condizione di animale sociale, è stata fonte di speculazioni e voli di fantasia poco supportati dai fatti. Anche dopo che Frank Drake nel 1962 postulò la famosa equazione che porta il suo nome, le vaghe risposte a questa domanda non trovarono grandi supporti concreti nella realtà.
L’equazione di Drake, strumento per calcolare in maniera probabilistica il numero di civiltà avanzate nella nostra galassia, pur essendo rigorosa dal punto di vista scientifico, contiene molte variabili per cui non possiamo avere che stime vaghe basate sull’esperienza dell’unica civiltà avanzata che conosciamo, la nostra, sviluppatasi sull’unico pianeta abitato che conosciamo, il nostro. Un po’ poco per poter avere risposte sicure.

Negli ultimi anni, la sonda Keplero, un telescopio spaziale dedicato all’osservazione di una regione molto piccola di cielo alla ricerca di pianeti extrasolari, o esopianeti, ci ha costretti a rivedere molto al rialzo le nostre stime del numero di pianeti esistenti al di fuori del nostro sistema solare. Sembra, infatti, che il fatto che una stella abbia dei pianeti sia la norma, anziché l’eccezione e sembra anche che pianeti di dimensione paragonabile a quella della Terra siano molto più comuni di quanto si credesse.
Queste sono, ovviamente, ottime notizie per quanto riguarda la ricerca di una risposta alla nostra domanda di partenza, ma la semplice presenza di questi pianeti non è certo garanzia di presenza di vita, per non parlare poi di vita intelligente.

Detto questo la domanda seguente è ovvia: come potremmo rilevare la presenza di vita su questi pianeti di nuova scoperta? Non possiamo certo andare a dare un’occhiata, né mandare delle sonde, le distanze sono semplicemente, beh, astronomiche: basti pensare che per raggiungere la stella più vicina a noi sarebbe richiesto un viaggio di circa quattro anni, e questo solo a patto di poter viaggiare alla velocità della luce; con le tecnologie a nostra disposizione, invece, una spedizione di questo tipo richiederebbe decine di migliaia di anni. E stiamo parlando della stella più vicina!
No, chiaramente una visita di cortesia è fuori discussione. Ci restano le osservazioni a distanza.

Il SETI, il programma di ricerca iniziato da Frank Drake con la collaborazione, tra gli altri, di Carl Sagan, per la ricerca di intelligenza extraterrestre sta cercando di fare proprio questo: attraverso potenti radiotelescopi e telescopi ottici, cerca di captare, ormai da diversi decenni, segnali radio o ottici che possano tradire la presenza di civiltà intelligenti nell’universo. Fino a questo momento i loro sforzi non hanno condotto a nessun riconoscimento di segnali di chiara natura artificiale, ma il loro compito è a dir poco colossale: dato il numero di stelle e pianeti da osservare, a confronto la proverbiale ricerca dell’ago nel pagliaio sembra un compito di tutto relax.
Il progetto, comunque, va avanti, nonostante tagli ai fondi e difficoltà varie.

Il SETI, però, ha una fondamentale limitazione: il loro tipo di ricerca richiede necessariamente la presenza di vita intelligente e di civiltà con uno sviluppo tecnologico quanto meno pari al nostro all’inizio del ventesimo secolo,  dotata, cioè, di tecnologie quali la comunicazione radio.
Se effettivamente vi è vita nell’universo, al di fuori del nostro piccolo fragile pianeta, è presumibile che la grande maggioranza di essa sia meno tecnologicamente e scientificamente avanzata di così; è, anzi, facilmente ipotizzabile, che la maggior parte delle forme di vita siano di tipo microbiologico; microorganismi, magari unicellulari (in senso lato di cellula), molto semplici e dalla riproduzione velocissima hanno più probabilità di sviluppare meccanismi di difesa verso i pericoli dello spazio e di conseguenza hanno un chiaro vantaggio in termini evolutivi.

Per migliorare le nostre chance di scoprire vita extraterrestre dobbiamo, allora, metterci alla ricerca di segni lasciati da tutte le forme viventi, indipendentemente dalla nostra definizione di intelligenza.
Quale può essere, potenzialmente, un segno distintivo della vita? Respirare ossigeno e rilasciare anidride carbonica? Molti animali lo fanno, ma ad esempio le piante non seguono questo schema e come loro molti microorganismi.
La necessità di acqua in qualche sua forma? Tutte le forme di vita a noi note necessitano di acqua, liquida, gassosa o solida che sia. Il problema è che la nostra statistica su quel che sia necessario per il proliferare della vita contiene un solo elemento: il pianeta Terra… un po’ poco. Può sembrare che questa mia affermazione non sia corretta, dopotutto il nostro pianeta contiene miliardi di forme viventi, ma il problema è che, per lo meno tutte quelle di cui siamo a conoscenza, si sono sviluppate in un sistema chiuso, il nostro pianeta, e la loro origine è comune: sulla Terra siamo tutti evolutivamente imparentati e la grande varietà biologica che ci circonda è, in effetti, potenzialmente limitatissima su scala universale.
Ancora: è presumibile che ogni forma di vita, per poter funzionare, abbia bisogno di una qualche forma di energia ed è altrettanto probabile che l’energia chimica giochi un qualche ruolo, in quanto legami e reazioni chimiche permettono di immagazzinare energia per poterla utilizzare nei momenti in cui le fonti primarie di energia non siano presenti. Questa condizione sembra più generica e necessaria delle due precedenti, ma non possiamo escludere l’esistenza di forma di vita che non aderiscano a questo schema. Il problema è che dare una definizione di “vita” è più complesso di quel che possa sembrare.

I potenziali indicatori della presenza di vita elencati sopra hanno un fattore in comune che può essere un punto di partenza per la nostra ricerca: le radici nella chimica. Non è difficile supporre, alla luce di quanto detto, che le ipotetiche forme di vita di cui siamo a caccia modifichino, attraverso la loro presenza, l’ambiente in cui vivono dal punto di vista chimico.
Andare ad analizzare la composizione chimica dell’atmosfera dei pianeti più promettenti scoperti da Keplero sembra essere il migliore approccio: rilevare scostamenti nella composizione dell’atmosfera di un pianeta rispetto a quello che ci si possa aspettare ipotizzando un pianeta deserto potrebbe essere un indizio importante.
Resta la difficoltà di eseguire questa analisi: abbiamo visto che mandare una sonda, come abbiamo fatto più volte per i pianeti del nostro sistema solare, non è una soluzione praticabile nel caso degli esopianeti per via delle distanze; sempre per questo motivo non possiamo semplicemente osservare questi pianeti al telescopio: infatti se già le stelle più grosse e vicine a noi appaiono poco più che puntini indistinti anche agli strumenti spaziali più potenti a nostra disposizione, i loro pianeti non sono nemmeno risolvibili. Sembra un problema senza soluzione!

Fortunatamente natura, scienza e tecnologia ci mettono a disposizione uno strumento molto potente, fonte di molte scoperte e mezzo di analisi chimica e fisica ormai di uso quotidiano: la spettroscopia.
Tutti sappiamo che facendo passare della luce attraverso un prisma di vetro o comunque un oggetto trasparente, in determinate condizioni essa si scompone nei suoi colori fondamentali in una sequenza ben precisa. Questo principio è alla base della spettroscopia ottica.
Per completare il quadro dobbiamo sapere che ogni elemento e ogni composto chimico possiede una sua firma spettroscopica ben precisa ed unica: quando la luce lo attraversa, esso assorbe dei colori (corrispondenti a lunghezze d’onda o, equivalentemente, frequenze) ben precisi; parallelamente, quando questi elementi o composti si trovano ad emettere luce, magari perché portati a temperature elevate, tendono a farlo utilizzando colori ben precisi.
Ecco, quindi, che facendo un’analisi spettroscopica della luce che ci arriva da una certa porzione di spazio siamo in grado di capire che elementi vi siano presenti e anche in quale quantità.
Ovviamente non è semplice, anzi le dimensioni e le distanze la rendono comunque un’impresa monumentale, ma fattibile.

Spettro della luce solare

Spettro di emissione del ferro

Il lancio della sonda Keplero e la conseguente scoperta di una quantità quasi inimmaginabile di pianeti extrasolari ha aperto una nuova era nella storia della nostra esplorazione del cosmo, una che potrebbe portarci, in tempi non certo ancora definiti, a rispondere a una delle domande che da sempre stuzzicano la mente umana: siamo soli nell’universo?

Segnatevi la data: 6 giugno transito di Venere

29 maggio 2012

Torno a scrivere sul blog, dopo una lunghissima pausa, per segnalare il prossimo transito di Venere.

in astronomia con il termine “transito” si intende il passaggio di un corpo celeste di fronte ad un altro, in questo caso di Venere di fronte al Sole. Questo fenomeno, in passato, fu utilizzato a scopo scientifico per misurare in modo abbastanza preciso la distanza tra la Terra ed il Sole, ovvero per dare un valore numerico in chilometri alla cosiddetta Unità Astronomica. Mediante le leggi di Keplero, con osservazioni dettagliate è abbastanza semplice calcolare le distanze relative dei corpi celesti nel nostro Sistema solare, mentre molto più complesso è ottenere un valore assoluto: l’osservazione del transito di Venere da diversi punti sul pianeta, tra cui le isole Tahiti da parte della spedizione del capitano Cook, permise di ottenere un valore straordinariamente preciso per la distanza Terra-Sole. Da qui fu possibile attribuire una dimensione al Sistema Solare intero.

Oggi il transito di Venere e di Mercurio, l’unico altro pianeta che può transitare di fronte al Sole (guardando dalla Terra) riveste un interesse scientifico minore, ma resta sempre un’osservazione affascinante. Quello di Venere in programma tra pochi giorni, in particolare, è imperdibile per via della sua rarità. Esso avviene circa due vole ogni secolo, a distanza di 8 anni una volta dall’altra e le coppie di eventi sono separate tra loro da 105 o 120 anni. L’ultimo transito è avvenuto nel 2004, quindi quello del 5 o 6 giugno (a seconda del luogo di osservazione) sarà l’ultima possibilità di osservarlo per i prossimi 105 anni!

Purtroppo la nostra posizione è abbastanza svantaggiosa per l’osservazione.

Visibilità del transito di Venere. Immagine tratta dal sito NASA. Cliccate per andare al pdf.

Dall’immagine si può vedere che l’Europa centro-occidentale si trova vicino alla linea che segna la fine del transito in corrispondenza del sorgere del Sole. Questo significa che ci sarà possibile osservare la fine del transito a patto di essere disposti a svegliarsi presto. Ammesso e non concesso che il cielo non sia coperto!

Chi volesse provare ad osservare questo evento probabilmente unico per la maggior parte di noi (a meno di notevoli passi avanti della scienza medica!) dovrà, come sempre nel caso di osservazioni che coinvolgono il Sole, munirsi di opportune protezione per gli occhi. L’opzione migliore è senza dubbio costituita dagli occhialini per guardare le eclissi, economici e di facile reperibilità online. Alternativamente ci si può procurare degli occhiali da saldatore. NON bisogna, invece, affidarsi agli occhiali da Sole, che non bloccano efficacemente alcune lunghezze d’onda dannose le quali potrebbero risultare ancora più pericolose, in questo caso, per via della dilatazione della pupilla causata dagli occhiali stessi! Infine usate strumenti ottici quali binocoli telescopi o macchine fotografiche solo se avete opportuni filtri di alta qualità (NON quelli venduti insieme ai piccoli telescopi da supermercato) Guardare il Sole senza opportune precauzioni può essere un’esperienza ripetibile solo due volte!

Infine, se qualche lettore farà foto o filmati dell’evento e volesse pubblicarle su queste pagine sarò più che contento di farlo. Da parte mia spero di potervi mostrare qualche foto.

La nuova posizione dell’OMS su cellulari e tumori

1 giugno 2011

Oggi, 31 maggio 2011, l’agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC), parte dell’organizzazione mondiale per la sanita’ (OMS), ha diramato un comunicato con il quale modificava la sua posizione riguardo al possibile legame tra radiazione elettromagnetica, nella fattispecie quella a radiofrequenza e, ancora piu’ in particolare, quella dei cellulari, e tumori. La modifica e’ stata decisa basandosi sulla recensione della letteratura disponibile da parte di un gruppo di 31 esperti da 14 paesi.

Fino a ieri, l’OMS classificava la radiazione elettromagnetica a radiofrequenza come non carcinogena (o, meglio, che non vi fossero prove sufficienti ad indicare un legame tra uso dei cellulari e incremento del rischio di sviluppare tumori), mentre ora la posizione diventa un po’ piu’ cauta: la IARC adesso classifica la radiazione elettromagnetica non ionizzante nella categoria 2B, ovvero possibilmente carcinogena. Questo cambio di posizione deve indurre a riflettere e a far esercitare piu’ cautela in coloro che fanno un uso frequente dei telefonini (piu’ di 30 minuti al giorno, tutti i giorni), ma non deve spingere al panico.

La classificazione nel gruppo 2B e’ cautelativa e indica che non vi sono prove sufficientemente forti da permettere di trarre conclusioni definitive ma che i dati analizzati possono indicare un possibile legame che richiedera’ ulteriori studi per essere verificato. Gli studi utilizzati, in particolare, sono epidemiologici e basati su questionari a cui i soggetti, sani o malati, devono rispondere, ovviamente eseguendo una autovalutazione del loro uso dei cellulari per un periodo fino a dieci anni. La maggioranza di questi studi non hanno trovato legami statistici convincenti tra l’uso dei cellulari e un incremento dell’incidenza dei tumori al cervello (questa ottima analisi, in inglese, riporta anche dei grafici che analizzano gli studi e i loro risultati) mentre solo uno sembra indicare un incremento, specialmente per quanto riguarda l’incidenza del glioma, un tumore maligno al cervello, e del neuroma acustico, un tumore benigno al nervo uditivo. I problemi legati a questi studi riguardano, come spiegato nell’articolo al link precedente:

  • Modelli che prendono in considerazione principalmente tecnologie cellulari vecchie, mentre quelle piu’ recenti potrebbero non avere i medesimi effetti.
  • Il fatto che la frequenza di utilizzo si basi su un’autocertificazione, a volte anche resa da familiari, sull’uso dei telefonini anche a decenni di distanza.
  • Un possibile pregiudizio inconscio da parte dei soggetti analizzati causato dal timore di un legame tra cellulari e cancro.

Ma cosa significa la classificazione 2B? Vediamo qual e’ la scala del rischio:

1) L’agente e’ carcinogeno per gli umani. Ad esempio il fumo, l’amianto e l’alcool (si’, quello degli alcolici)

2A) L’agente e’ probabilmente carcinogeno per gli umani. Ad esempio la radiazione ultavioletta (tutti i tipi) e i composti inorganici del piombo.

2B) L’agente puo’ essere carcinogeno per gli umani. Ad esempio il cloroformio, il nichel, il caffe’ ecc. E’ il secondo gruppo con piu’ elementi.

3) L’agente non e’ classificabile come carcinogeno per gli umani (le prove non sono sufficienti). Ad esempio il colesterolo e campi elettrostatici e molti altri. E’ la categoria piu’ numerosa in quanto i criteri per definire una sostanza probabilmente non cancerogena sono molto stringenti.

4) L’agente e’ probabilmente non cancerogeno. Solo un elemento fa parte di questa categoria, un precursore nella produzione del Nylon, a causa del criterio di cautela.

E’, inoltre, importante tenere presente che al momento non vi sono meccanismi biologici conosciuti che possano spiegare un aumento dell’incidenza dei tumori (tra l’altro non vi e’ stato un aumento del numero di tumori al cervello dall’introduzione dei telefoni cellulari) a seguito dell’uso dei cellulari. La radiazione a radiofrequenza, infatti, e’ di tipo non ionizzante, ovvero la sua energia (legata alla frequenza) non e’ sufficiente a ionizzare atomi e molecole, cosa che potrebbe provocare modifiche al DNA e conseguenti mutazioni che a loro volta potrebbero causare tumori. Diverso il caso di altri tipi di radiazione, ad esempio i raggi-X, che invece sono ionizzanti e per cui, quindi, il meccanismo carcinogeno e’ noto. Ovviamente la mancanza di un meccanismo noto non significa che esso non esista, ma solo che al momento non si e’ in grado di supportare la plausibilita’ del pericolo con un meccanismo fisico e biologico noto.

Conclusione

La nuova classificazione dell’OMS deve spingere alla cautela gli utilizzatori frequenti e i piu’ giovani, ma non deve assolutamente creare panico, in quanto i risultati possono solo essere definiti preliminari e, almeno fino ad un certo punto, contraddittori. L’uso del viva voce e dell’auricolare sono indicati, ma non vi e’ nessuna indicazione di una prossima epidemia di tumori al cervello (ricordo ancora che la classificazione 2B e’ cautelare). Per mettere la cosa in prospettiva, il rischio di tumore dovuto al fumo e’ immensamente maggiore (e verificato) e anche un volo aereo, probabilmente, comporta un rischio maggiore per quello che riguarda le radiazioni subite. Un rischio per la salute senza dubbio maggiore e piu’ reale legato ai telefonini e’ il loro uso mentre si guida.

Insomma, cautela ma niente paura: altri studi aiuteranno a fare chiarezza.

Passi avanti nella produzione sostenibile di Idrogeno

11 maggio 2011

Nella ricerca di nuove fonti per soddisfare la nostra sempre crescente sete di energia, l’idrogeno ricopre un ruolo di primo piano, nonostante non possa considerarsi a tutti gli effetti una fonte energetica. Nonostante sia l’elemento piu’ diffuso nell’universo (costituisce il 75% della normale materia), l’idrogeno che usiamo, o, meglio, che useremmo per alimentare le nostre auto, per generare elettricita’ e per scaldarci, non verrebbe raccolto, ma prodotto. Questo perche’ sulla Terra l’idrogeno e’ estremamente raro in forma libera, ovvero non legato ad altri atomi. Il motivo di questa discrepanza tra l’abbondanza nell’universo e la scarsita’ terrestre risiede nel fatto che esso ha una massa molto piccola, quindi tende a sfuggire all’attrazione gravitazionale terrestre molto facilmente e a venire disperso nello spazio, a meno che non sia “ancorato” ad atomi piu’ pesanti.

Prodotto, dicevamo: diversamente da fonti energetiche proprie come il petrolio, il  gas o il carbone che si trovano gia’ in natura in forme energeticamente favorevoli (il bilancio tra l’energia che usiamo per estrarli e renderli utilizzabili e quella che ci forniscono e’ positivo), l’idrogeno deve essere estratto da molecole quali quella dell’acqua mediante processi energeticamente costosi: dobbiamo fornire piu’ energia per l’estrazione dell’idrogeno di quella che otterremo dalla sua combustione. Piu’ che di una fonte energetica dovremmo quindi parlare di un mezzo di immagazzinamento e di trasporto dell’energia: si tratta di un analogo delle batterie.

A questo punto risulta chiaro che l’ecosostenibilita’ dell’uso dell’idrogeno come mezzo di immagazzinamento di energia e’ pari a quella del metodo utilizzato per la sua produzione e quello per il suo eventuale trasporto. Questo e’ il nocciolo della questione: la produzione di idrogeno richiede, normalmente, energia elettrica per la sua scissione dall’ossigeno nell’acqua, e questo e’ un processo energeticamente dispendioso. Inoltre, siccome sappiamo che il moto perpetuo non puo’ esistere, l’elettrolisi dell’acqua richiedera’ sempre un po’ piu’ energia di quella che potremo ricavare dalla successiva combustione. Il differenziale tra energia richiesta e successiva energia rilasciata diventa quindi uno dei parametri piu’ importanti per valutare i vari approcci di produzione dell’idrogeno. Non e’ l’unico, pero’: l’accessibilita’, in termini di costi e diffusione, dei materiali necessari sono l’altro parametro fondamentale. Un modo per migliorare l’efficienza di estrazione consiste nell’utilizzo di catalizzatori, materiali che facilitano una reazione chimica abbassando il livello energetico necessario, ma che non partecipano alla reazione stessa, presentandosi immutati alla fine di essa. Il piu’ utilizzato catalizzatore per l’elettrolisi dell’acqua e’ il platino, molto efficiente, ma anche molto raro e costoso. Nonostante la riutilizzabilita’, il suo costo non lo rende accessibile per la produzione su larga scala di idrogeno.

Una collaborazione tra cinque gruppi di ricerca, quattro della Technical University of Denmark (DTU) danese e uno dello SLAC National Accelerator Laboratory americano ha individuato un buon candidato, economico e abbondante, per rimpiazzare il platino come catalizzatore, cosa che potrebbe permettere lo sviluppo di efficienti celle elettrolitiche foto-elettrochimiche (PEC), ovvero celle in grado di produrre idrogeno e ossigeno dall’acqua utilizzando direttamente l’energia solare. Per trovare il loro catalizzatore i ricercatori si sono fatti aiutare dalla natura, analizzando enzimi noti per la loro efficienza proprio nella scissione di idrogeno ed ossigeno e dopo aver condotto calcoli e simulazioni sono giunti al risultato cercato: solfuro di molibdeno (Mo3S4), economico e di facile produzione. Per completare il loro esperimento, hanno lavorato un substrato di silicio, in grado di assorbire la luce e di trasformarla in cariche elettriche, creando sulla sua superficie una “foresta” di nanopilastri ricoperti di solfuro di molibdeno. Il silicio, esposto alla luce, fornisce l’energia necessaria per l’elettrolisi, il Mo3S4 sulla superficie favorisce la reazione e la configurazione a nanopilastri aumenta notevolmente la superficie di contatto tra l’acqua e il dispositivo, aumentando la velocita’ di produzione. Esponendo il dispositivo alla luce, i ricercatori hanno dimostrato la produzione di idrogeno gassoso con un efficienza oltre il 10%, paragonabile a quella ottenuta con il platino.

Ovviamente siamo ancora allo stadio sperimentale, ma sembra essere un importante passo avanti e la soluzione di uno dei maggiori vincoli alla produzione su vasta scala di idrogeno per uso energetico.

ResearchBlogging.org
Hou, Y., Abrams, B., Vesborg, P., Björketun, M., Herbst, K., Bech, L., Setti, A., Damsgaard, C., Pedersen, T., Hansen, O., Rossmeisl, J., Dahl, S., Nørskov, J., & Chorkendorff, I. (2011). Bioinspired molecular co-catalysts bonded to a silicon photocathode for solar hydrogen evolution Nature Materials DOI: 10.1038/nmat3008

Metti un laser nel motore

27 aprile 2011

Negli ultimi anni, le parole d’ordine per le grandi case automobilistiche sono state efficienza e riduzione dell’inquinamento. Oltre alla nascita di automobili elettriche o ibride che ormai si trovano comunemente nelle concessionarie, anche i motori più classici sono stati rivisti affinché riducessero i consumi e le emissioni dannose, come gas serra e particolato. Tra i molti componenti di un motore a scoppio che hanno beneficiato dell’alta tecnologia moderna non vi sono, però, le candele, le quali, a parte piccole migliorie, non differiscono molto dal disegno originale.

Certo, oggigiorno l’energia elettrica che le alimenta è microcontrollata in modo da essere in quantità ottimale e fornita al momento migliore, ma la candela rappresenta, comunque, un grosso ostacolo al miglioramento ulteriore dei motori a scoppio.

Come molti sapranno, la candela è posta alla sommità del cilindro e, attraverso una scintilla elettrica tra i suoi due elettrodi, incendia il miscuglio di carburante e aria, spingendo in basso il pistone e generando la potenza necessaria a spingere la vettura. Come in ogni combustione, questo processo ha come prodotti anidride carbonica, ma anche ossidi di azoto (NOx). Per poter ridurre drasticamente questi ultimi è necessario ridurre il quantitativo di carburante mescolato all’aria, ma, per poter innescare questa miscela più povera e meno esplosiva e’ necessario aumentare la tensione elettrica delle candele, cosa che, però, aumenta notevolmente l’erosione dei loro elettrodi e rendendole inservibili in tempi eccessivamente brevi.

Un secondo problema presentato dalle convenzionali candele è posto dalla loro posizione: esse sono montate sulla testa del cilindro e sporgono di poco dalle preti dello stesso. Quando innescano il combustibile esso inizia la sua esplosione, ovviamente, dal punto in cui e’ scoccata la scintilla, per poi espandersi al resto del cilindro. A causa della posizione di accensione, il fronte della fiamma incontrerà molto presto le pareti del cilindro, più fredde della miscela incendiata ed esse tenderanno a raffreddarla, cosa che renderà meno efficiente la combustione della miscela non ancora attiva.

Fino ad oggi non vi erano soluzioni a questi problemi, ma ecco entrare in gioco il laser. Takunori Taira e i suoi colleghi dell’istituto nazionale giapponese di scienze naturali (Japan’s National Institute of Natural Sciences) e dell’istituto nazionale rumeno per la fisica dei laser, dei plasmi e della radiazione ( Romania’s National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics) sono, infatti, riusciti a realizzare un laser in grado di sostituire le candele all’interno dei motori a scoppio, risolvendone i problemi.

L’idea di utilizzare i laser come candele non è nuova, ma si è sempre scontrata con problemi di difficile soluzione: innanzitutto la potenza necessaria. Fino a pochi anni fa i laser in grado di generare la potenza richiesta per accendere una miscela povera di combustibile erano così grossi da non poter entrare nel cofano di una macchina e troppo esosi in termini energetici. Il gruppo di Taira ha realizzato un laser allo stato solido utilizzando come materiale attivo un materiale ceramico chiamato YAG (da Ittrio (Y), Alluminio e Granato) drogato, ovvero arricchito con piccole quantità di altre sostanze, con due metalli, il neodimio e il cromo. Fondendo la ceramica in due bastoncini separati drogati con i due metalli diversi, hanno realizzato due laser con lunghezze d’onda, ovvero colori, leggermente diversi. Essi sono poi stati incollati insieme a formare un solo laser a doppia emissione. La dimensione di questo dispositivo è notevole: solo 9 millimetri di diametro e 11 di lunghezza. I due raggi laser possono essere utilizzati per incendiare due punti diversi della miscela ottimizzando ulteriormente la combustione. Siccome un impulso solo di questo laser non è sufficientemente energetico per incendiare le miscele più povere, il laser “spara” ad ogni ciclo una serie di brevi impulsi della durata di circa 800 picosecondi (800 millesimi di miliardesimo di secondo).

Non avendo elettrodi, questi laser, ormai perfettamente in grado di essere alloggiati nel vano motore, non soffrono del problema di consunzione che affliggerebbe le candele nei casi di miscele povere. Il laser, però, è anche in grado di superare l’altro problema di cui ho accennato sopra: siccome l’accensione avviene solo quando la potenza ottica è sufficientemente elevata in un determinato volume di miscela, l’innesco avverrà solo dove il laser è a fuoco, un po’ come avviene quando si cerca di dar fuoco ad un pezzo di carta con una lente di ingrandimento e il Sole. Ai progettisti è sufficiente assicurarsi che il laser sia a fuoco al centro del volume di miscela per ottenere una combustione ottimale e più veloce, senza che le pareti del cilindro la raffreddino prematuramente.

Infine, ora che le fasi del motore a scoppio vengono progettate con tempistiche precisissime e strettissime, il fatto che questo laser sia in grado di fornire l’energia di innesco in miliardesimi di secondo invece di millesimi come avviene con le attuali candele.

Nonostante non siano ancora in commercio, pare che, a sentire i ricercatori giapponesi, questa tecnologia sia già molto matura e i principali ostacoli superati. Essi stanno ora collaborando con partner industriali per rendere commerciabile l’idea.

Il filmato della conferenza di Paolo Attivissimo a Zurigo

18 aprile 2011

Ecco il filmato della conferenza che Paolo Attivissimo ha tenuto a Zurigo lo scorso 26 Marzo.

Essendo piuttosto lungo, a causa delle limitazioni imposte da YouTube, ho dovuto suddividerlo in 11 parti.

Se i filmati vi hanno stuzzicato la curiosità, questo è il link al blog di Paolo.

I test nucleari dal 1945 al 1998

5 aprile 2011
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Non e’ recentissimo, in effetti gira in rete da circa un anno, ma sull’onda del disastro giapponese e alla luce dell’emergenza nucleare non ancora scongiurata, questo video dell’artista Isao Hashimoto e’ tornato ad emergere sulla superficie di Internet.

Si tratta di una rappresentazione grafica ad alto impatto del numero di test di armi atomiche condotti a partire dal 1945 quando fu fatto esplodere il primo ordigno di prova nel deserto in New Mexico, fino al 1998. I test sono codificati per colore in base alla nazione che ha condotto il test (per molti anni solo Russia e Stati Uniti).

Inquietante.

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