Spazio, tempo, materia: Maxwell e l’Elettromagnetismo classicomadero
Spazio, tempo, materia: Maxwell e l’Elettromagnetismo classico
a cura di Adriano Morando
Docente di Elettrotecnica e di Storia ed Epistemologia delle Scienze Elettromagnetiche presso il Politecnico di Milano
"La triplice alleanza spazio, tempo, materia: Maxwell e l’Elettromagnetismo classico"
Maggiori informazioni: http://www.oilproject.org/EVENT251
Spazio, tempo, materia: Maxwell e l’Elettromagnetismo classicomadero
Spazio, tempo, materia: Maxwell e l’Elettromagnetismo classico
a cura di Adriano Morando
Docente di Elettrotecnica e di Storia ed Epistemologia delle Scienze Elettromagnetiche presso il Politecnico di Milano
"La triplice alleanza spazio, tempo, materia: Maxwell e l’Elettromagnetismo classico"
Maggiori informazioni: http://www.oilproject.org/EVENT251
Presentazione che mostra come si sia giunti alla teoria della relatività ristretta, superando le apparenti contraddizioni messe in evidenza dalle equazioni di Maxwell. Esiste un riferimento privilegiato per la velocità della luce? Valgono ancora le trasformazioni galileiane per velocità prossime alla velocità della luce? Cosa provarono Michelson e Morley con il loro interferometro? Quesiti, domande e risposte a cavallo tra la fine del 1800 e l'inizio del 1900.
Da sempre la simmetria ha giocato un ruolo fondamentale nello svilppo dei fenomeni naturali e nel modo in cui l'uomo li descrive. Molti corpi che ci circondano sono simmetrici, cioè non cambiano sotto una certa trasformazione geometrica, come una traslazione, una riflessione, una rotazione. Ad esempio il corpo umano e molti degli organismi superiori possiedono una simmetria bilaterale mentre i fiocchi di neve ed le sostanze cristalline come il diamante possiedono simmetrie di rotazione. L'uomo ha da sempre percepito la bellezza della simmetria e ne ha ripetuto le forme nell'arte, nell'architettura, nella musica. Fin dai tempi antichi la filosofia e la scienza hanno riconosciuto nella simmetria un elemento essenziale per la descrizione dei fenomeni naturali, fino a diventare, con Galileo prima e Einstein successivamente, base fondante della nostra comprensione della realtà, principio fondamentale piuttosto che conseguenza accidentale. L'invarianza perde in questo caso la caratteristica meramente geometrica, e si estende a descrivere l'equivalenza di differenti sistemi di riferimento per quanto riguarda la descrizione dei fenomeni naturale. Galileo la usa per dedurre l'impossibilità di dimostrare che la terra è al centro dell'universo; Einstein, per rivoluzionare la nostra concezione del mondo con la sua teoria della relatività. Ma forse il significato più profondo dell'invarianza viene reso esplicito da Emmy Noether, che dimostra come ad ogni simmetria corrisponda direttamente una quantità conservata, cioè che non varia nel tempo. In fondo le leggi fisiche che conosciamo derivano in qualche modo da un principio di simmetria.
In questa conferenza, destinata ad un pubblico di non specialisti curiosi di scienza, percorrerò a grandi passi la storia della simmetria, dalle sue realizzazioni nella natura, nell'architettura, e nella musica, al suo ruolo come principio ispiratore dello sviluppo scientifico, e come base fondante della nostra descrizione moderna del mondo fisico.
Presentazione che mostra come si sia giunti alla teoria della relatività ristretta, superando le apparenti contraddizioni messe in evidenza dalle equazioni di Maxwell. Esiste un riferimento privilegiato per la velocità della luce? Valgono ancora le trasformazioni galileiane per velocità prossime alla velocità della luce? Cosa provarono Michelson e Morley con il loro interferometro? Quesiti, domande e risposte a cavallo tra la fine del 1800 e l'inizio del 1900.
Da sempre la simmetria ha giocato un ruolo fondamentale nello svilppo dei fenomeni naturali e nel modo in cui l'uomo li descrive. Molti corpi che ci circondano sono simmetrici, cioè non cambiano sotto una certa trasformazione geometrica, come una traslazione, una riflessione, una rotazione. Ad esempio il corpo umano e molti degli organismi superiori possiedono una simmetria bilaterale mentre i fiocchi di neve ed le sostanze cristalline come il diamante possiedono simmetrie di rotazione. L'uomo ha da sempre percepito la bellezza della simmetria e ne ha ripetuto le forme nell'arte, nell'architettura, nella musica. Fin dai tempi antichi la filosofia e la scienza hanno riconosciuto nella simmetria un elemento essenziale per la descrizione dei fenomeni naturali, fino a diventare, con Galileo prima e Einstein successivamente, base fondante della nostra comprensione della realtà, principio fondamentale piuttosto che conseguenza accidentale. L'invarianza perde in questo caso la caratteristica meramente geometrica, e si estende a descrivere l'equivalenza di differenti sistemi di riferimento per quanto riguarda la descrizione dei fenomeni naturale. Galileo la usa per dedurre l'impossibilità di dimostrare che la terra è al centro dell'universo; Einstein, per rivoluzionare la nostra concezione del mondo con la sua teoria della relatività. Ma forse il significato più profondo dell'invarianza viene reso esplicito da Emmy Noether, che dimostra come ad ogni simmetria corrisponda direttamente una quantità conservata, cioè che non varia nel tempo. In fondo le leggi fisiche che conosciamo derivano in qualche modo da un principio di simmetria.
In questa conferenza, destinata ad un pubblico di non specialisti curiosi di scienza, percorrerò a grandi passi la storia della simmetria, dalle sue realizzazioni nella natura, nell'architettura, e nella musica, al suo ruolo come principio ispiratore dello sviluppo scientifico, e come base fondante della nostra descrizione moderna del mondo fisico.
They represent 96% of our Universe but are invisible to the eyes (and to any more sophisticated instrument): they are the dark matter and dark energy, the greatest enigma of modern cosmology -Rappresentano il 96% del nostro Universo ma sono invisibili agli occhi (e a ogni più sofisticato strumento): sono la materia e l’energia oscura, il più grande enigma della cosmologia moderna.
Una breve introduzione su quello che si conosce sull'universo: dai buchi neri alle supernove, dai nuovi metodi per scoprire i pianeti ai pianeti extrasolari. Cos'è la fauna cosmica? L'effetto Doppler? Le pulsar?
Presentazione semplice basata su http://www.infn.it/multimedia/particle/paitaliano/startstandard.html
usata nell'incontro di preparazione della conferenza del prof. Bertolucci del 19 maggio 2012 presso Romero di Albino
La scelta delle scuole superiori: parti da chi sei, analizza quali elementi considerare e cosa e' meglio per TE, infine cosa mi fa capire di aver intrapreso la strada giusta?
3. CHE COS’E’?
• Il Neutrino è una
particella elementare,
teorizzata nel 1930 e
scoperta nel 1956.
• ha una massa molto
piccola: da 100.000 a 1
milione di volte
inferiore a quella dell'
elettrone
4. I neutrini non hanno
carica elettrica, interagiscono
solo attraverso:
-la forza nucleare debole
-la forza di gravità
-non sentono
l'interazione nucleare forte o
la forza elettromagnetica.
5. Forza nucleare debole:
• La forza nucleare è l'unica
forza che agisce su le
coppie di particelle
elementari.
• Ha raggio d'azione breve
• Questa forza non è in grado
di tenere unite delle
particelle e, data la sua
debolezza, permette al
neutrone di scindersi in un
protone, elettrone e
neutrino.
6. Gravità
Una sostanza deve avere almeno un atomo per essere
considerato materia.
Deve avere almeno un protone, un elettrone e/o un
neutrone .
Ecco perché si dice che la gravità tiene insieme la massa o
la "roba" che tiene insieme protoni e neutroni. Una volta
che si forma un atomo, la forza elettromagnetica diventa
un fattore sostanziale
7. Forza nucleare forte
• L'interazione nucleare forte può essere
osservata in due aree: in scala più grande per
tenere assieme protoni e neutroni a formare il
nucleo dell'atomo
Forza elettromagnetica
La forza elettromagnetica agisce tra particelle che
hanno carica elettrica, come gli elettroni e il nucleo di
un atomo. Questa forza tiene uniti tutti gli elementi
che ci circondano, non solo le particelle atomiche ma
anche le molecole per formare gli oggetti che ci
circondano.
8. Chi lo ha scoperto?
• Il nome neutrino fu
coniato da Enrico Fermi
come diminutivo del
nome di un'altra
particella neutra, il
neutrone, molto più
massiva.
9. Proprietà
• Poiché il neutrino interagisce debolmente,
quando si muove attraverso la materia le sue
possibilità di interazione sono molto piccole.
10. Ricerca:
• L’evento, che si può
senz’altro definire
epocale per la fisica
moderna, è stato
osservato con gli
strumenti del laboratorio
OPERA dell’INFN (Istituto
Nazionale di Fisica
Nucleare) che si trova
sotto il massiccio del
Gran Sasso:
11. • il neutrino in 2,4 millisecondi ha attraversato
732 chilometri di crosta terrestre SUPERANDO
LA VELOCITA’ DELLA LUCE e ha raggiunto il
laboratorio sotto la montagna abruzzese.
12. E dopo tanti anni di ricerca …
Ci sono voluti più di tre anni di ricerche e miliardi
di miliardi di particelle in viaggio da una parte
all’altra delle Alpi, e finalmente la trasformazione
è stata osservata in modo inequivocabile:
Su miliardi di miliardi di neutrini lanciati dal CERN e
arrivati ai laboratori dell'INFN (dal 2007 a oggi) è
stato osservato dagli scienziati un solo neutrino
che ha oscillato passando da una "famiglia" a
un'altra.
13. Questo risultato è una
testimonianza a favore del fatto
che i neutrini hanno una massa e
che possono oscillare passando da
un tipo a un altro
14. • E’la prima volta che viene
osservato direttamente un
neutrino che oscilla in un altro.
• Questa è una caratteristica di
oggetti che hanno una massa!
15. Se il neutrino supera la velocità della
luce …. E ha Massa
Uno dei capisaldi della fisica moderna, e cioè
che nessuna particella dotata di massa può
superare la velocità della luce, cade!
La massa , raggiunta la velocità della luce , si
trasformerebbe in Energia E= m c²
Questa scoperta ha implicazioni per la nostra
comprensione dei fenomeni cosmici.
16. Legame tra neutrino e astri…
Due misteri ancora da
chiarire:
• Cosa è la materia oscura?
• I neutrini hanno massa?
E poi:
• c’è un legame tra i neutrini
e materia oscura?
17. La materia oscura
Osservando le stelle della Via Lattea si trova
che la loro rotazione intorno al centro
galattico è più veloce dei calcoli che
tengono conto della Legge di
Gravitazione universale.
Deve dunque esistere un quantitativo di materia
non visibile, ma "attivo" gravitazionalmente che
giustifica quei valori “elevati” di velocità :
deve esserci molta più materia di quella
che possiamo vedere!
18. • Da questa e da altre osservazioni si deduce
che il 90% della materia presente nel cosmo è
composta da oggetti o da particelle che non
possono essere viste:
Questa "massa mancante" è chiamata:
materia oscura.
19. E i neutrini … cosa hanno a che vedere
con la materia oscura?
I neutrini sono particelle
elementari neutre
prodotte nelle
interazioni nucleari che
avvengono nelle stelle
(e in particolare nel
Sole)
20. • Fino ad oggi se pensava che i neutrini NON
avessero massa, ma la “oscillazione” osservata
nel percorso Ginevra – Gran Sasso
dimostrerebbe il contrario: i neutrini hanno
una “massa invisibile”.
Se la Massa dei neutrini è
invisibile potrebbe essere la
componente della “materia
oscura”!