Secondo il nostro intuito fisico la relatività sembra naturalmente più esatta e logica ma negli ultimi anni la quantistica sta dimostrando di essere la teoria vincente. Dal teorema di Bell degli anni sessanta si sono avute sempre più conferme che il nostro mondo è non locale (fenomeni di interazione fisica non dipendenti dalla posizione, anzi posizione di un oggetto fisico sempre più insensata come descrizione), fenomeno alla base dell’entaglement quantistico (fenomeno secondo qui un corpuscolo come un fotone può influenzare istantaneamente un altro fotone a milioni di anni luce di distanza senza però intaccare quello che c’è in mezzo a loro, fenomento simile anche al teletrasporto quantistico).

La relatività si basa sul principio di località, principio indiscusso anche da uno dei più grandi padri fondatori della quantistica come Niels Bohr che era convinto ci fosse una spiegazione locale per gli “strani” fenomeni quantistici. Attualmente molti studi ed applicazioni di alta tecnologia si basano su fenomeni fisici non locali.

Ho scritto evoluto non a caso perché è possibile che questo universo non abbia un inizio e neanche una fine, è possibile che faccia parte solamente di un ciclo. Questa teoria di Martin Bojowald (ricercatore astrofisico e membro dell’Institute for Gravitation and the Cosmos alla Pennsylvania State University) e del suo team di ricerca all’avanguardia nel settore, viene chiama teoria del Big Bounce.

Già gli antichi greci, con Leucippo, immaginarono che la materia fosse costituita da unità elementari che chiamarono atomi (indivisibile), a cui Rutherford nel 1911 diede un modello ad orbitali successivamente migliorato da Bohr nel 1913 con gli orbitali di energia.

Dopo Bohr ci vollero una trentina di anni  prima che tutta la comunità scientifica accettasse questa visione degli atomi, cambiamento dovuto sopratutto alle nuove equazioni degli orbitali di Schrodinger negli anni ’20 e al principio di indeterminazione di Heisenberg che descrissero molto più dettagliatamente la struttura atomica. Infine, dopo le deduzioni e gli esperimenti dei più grandi padri della quantistica citati prima,si ebbe la prova definitiva con la visione dell’atomo al microscopio nel 1951 da parte di Erwin Muller.

Il percorso della materia costituita da atomi e lo stesso di quello teorizzato da Bojowald per lo spazio e per il tempo, anch’essi secondo lui caratterizzati da una struttura a piccola scala costituita dai cosiddetti “atomi di spazio-tempo”. Questi si ritiene misurino sull’ordine dei 10^-35 m, parecchi ordini di grandezza più piccoli di elettroni, leptoni , quark e altre particelle subatomiche e quindi non osservabili con i moderni strumenti che arrivano fino a 10^-18 m.

Seppure scettica a molti studiosi, questa teoria promette molto soprattutto perché spiega paradossi della moderna astrofisica e del big bang dove pure la relatività generale fallisce. Infatti, la teoria del big bang dice che il tutto sia iniziato (spazio e tempo) con l’esplosione di una singolarità primordiale avente, secondo la teoria della relatività generale (ampiamente accettata come moderna teoria della gravità), temperatura e densità infinite. Il termine infinito però convince molto di più un matematico che un fisico (soprattutto se quantistico), a cui viene naturale ed istintivo dubitare di certi stati.

Quello che si sta cercando di fare oggi è di andare oltre la relatività di Einstein ed elaborare una teoria della gravità “quantistica” che riunisca questi due mondi per ora molto diversi (per chi fosse interessato rimando al famoso dissidio tra Bohr ed Einstein con quest’ultimo erroneamente scettico sulla teoria quantistica).

Si sono formulate alcune teorie basate su questi principi come la Teoria delle Stringhe o le Triangolazioni Dinamiche Casuali ma quella che desta maggiormente il nostro interesse è la Gravità Quantistica a Loop, ricavata da una riformulazione matematica della relatività generale resa simile alla teoria classica dell’elettromagnetismo. Questa teoria prevede esplicitamente l’esistenza degli atomi dello spazio-tempo, concetto tra l’altro estraibile anche dalle altre precedenti due che ammettono distanze sufficientemente piccole indivisibili.

Il punto di forza della gravità a loop sta nel fatto che è molto più intuitiva nel spiegare fenomeni in cui la gravità è molto forte e nella sua capacità di descrivere la fluidità dello spazio-tempo, due fenomeni in continua evoluzione. Gli atomi dello spazio-tempo formano una fitta rete apparentemente continua (relatività generale e spazio continuo) ma nei casi di grande energia (singolarità del Big Bang) la struttura discreta diventa molto importante.

Per applicare ai modelli matematici questa teoria, Bojowald e il suo gruppo hanno dovuto semplificare molte le cose, trascurando fenomeni poco importanti nella risoluzione di equazioni che in questo caso sono equazioni alle differenze (trattandosi di modelli discreti), versione discreta delle equazioni differenziali.

I risultati emersi da queste simulazioni hanno sorpreso non poco. Generalmente la gravità è una forza attrattiva. Un corpo tende a collassare sotto l’azione del suo stesso peso, e se la massa è abbastanza grande, il tutto collassa in un punto chiamato singolarità esattamente come in un buco nero. I risultati delle equazioni alle differenze suggeriscono che nelle condizioni di altissima densità ed energia di una singolarità la gravità si trasforma in una forza repulsiva. Per capire meglio facciamo l’esempio di una spugna porosa (lo spazio) che imbeviamo di acqua (massa ed energia). La spugna può raccogliere fino ad una certa quantità di acqua ed arrivata al limite oltre a non raccoglierne più ne respinge. Così la singolarità del big bang aveva sì una densità elevatissima tale da far rientrare nello spazio di un protone la massa di una galassia ma era una densità finita. Arrivati al limite di porosità energetica e di massa dello spazio è scoppiato il big bang e la gravità è divenuta repulsiva accelerando l’espansione dell’universo.

La forza della gravità a loop sta anche nel fatto che non ha bisogno di introdurre concetti altrimenti non prevedibili dalla teoria perché il tutto viene spiegato dalle equazioni alle differenze e della struttura porosa ad atomi dello spazio-tempo.

Il nostro universo potrebbe non essere partito da zero nel Big Bang ma derivare da un universo precedente collassato dalla gravità attrattiva che arrivata al punto massimo di energia dello spazio si è trasformata in gravità repulsiva espandendo lo spazio fino ad arrivare ai giorni nostri. Se questo fosse vero, bisognerebbe rivedere l’effettiva età del nostro universo che potrebbe essere conseguenza di molteplici mutazioni gravità attrattiva-gravità repulsiva, salti di gravità riassunti nel termine inglese “Big Bounce” ( grande rimbalzo ).

Dalle prime simulazioni è emerso che questi rimbalzi sono molto simmetrici, tali da farci risalire all’universo precedente. Simulazioni più dettagliate però fanno rivelato che nella miscela della singolarità le leggi quantistiche mescolavano in modo praticamente casuale il tutto, distruggendo la storia precedente. I risultati indicano che l’universo attuale è l’immagine riflessa dell’universo precedente. Questo però non permette di ricavare tutte le informazioni perché certe particelle elementari non sono perfettamente simmetriche rispetto alla riflessione.

I prossimi traguardi da raggiungere sono sicuramente quelli della scoperta ovviamente per via indiretta degli atomi dello spazio-tempo dalle loro proprietà risultanti dalle equazioni alle differenze. Essi, infatti, deflettono pure i fotoni della luce a seconda della loro lunghezza d’onda. Lo studio di onde gravitazionali e neutrini sono allo stesso modo importanti per risultati in questo settore a causa della loro debole interazione con la materia e quindi alla loro capacità di trasportare informazioni sulla singolarità del big bang, se non su quello che avveniva prima.

Fonti: Martin Bojowald da LeScienze 12/08 e vari siti internet

per approfondire sulla gravità a loop : wikipedia ( sembra fatta bene ) a dispetto della fama di questo sito

I computer quantistici potranno simulare qualsiassi modello ed evoluzione fisica di ciascun fenomeno, anche l’interazione tra molteplici universi.  Potranno risolvere anche molti problemi matematici notoriamente ostici, come la fattorizzazione, classicamente intrattabile, e potranno implementare algoritmi di crittografia praticamente inviolabili.

“La computazione quantistica,” riassume David Deutsch , fisico di Oxford, ” è qualitativamente un nuovo modo di sfruttare la natura.”

Essa suona come fantascienza come lo erano i satelliti, le fasi lunari, e originariamente anche il microprocessore. Ma l’era della computazione non è nemmeno alla fine delle fasi iniziali.

La computazione tradizionale, con la sua sempre più grande miniaturizzazione raggiungerà alla fine un limite: la legge di Moore, che dice che il numero di chip integrati nella stessa area di un circuito integrato raddoppia ogni 18 mesi, è sulla via di trovare un muro invalicabile verso il 2015, a causa dell’eccessivo riscaldamento e anche al fatto che oltre a certi gradi di miniaturizzazione non si può andare ( oggi siamo al nodo tecnologico dei 32nm e dobbiamo considerare che in 1nm ci sono solo 3 atomi di silicio in legame covalente ). Al massimo si è arrivati a dimostrare la fattibilità di un invertirore CMOS statico a 3nm.

Per scavalcare questo muro dovremmo capire bene come funzionano  le leggi del regno della quantistica, un sorta di pasese delle meraviglie di Alice dove ci sono particelle che possono essere in due posti contemporaneamente.

Dove i classici circuiti integrati al silicio lavorano con le leggi della fisica classica( sembra una semplificazione questa frase ma vi assicuro che studiandoli ho scoperto un mondo pieno di soluzioni assolutamente geniali e non certo intuitive ), un computer quantistico è capace di utilizzare le leggi della meccanica quantistica (specialmente l’interferenza quantistica) per realizzare un modo per l’elaborazione delle informazioni.

L’unità fondamentale dell’informazione nella computazione quantistica ( detto bit quantistico o qubit ), non è binario ma quaternario, fatto che differisce molto dalle classiche leggi della fisica.

Un qubit non esiste solo nei due stati logici 0 e 1 di un normale bit di informazione, ma anche in ulteriori stati che corrispondono ad una sorta di miscela o sovvrapposizione degli stati classici. In altre parole, un qubit può esistere come uno 0, un 1 o simultaneamente con uno 0 ed un 1, con un coefficiente numerico che rappresenta la probabilità di essere in ciascun stato, probabilità che è il fenomeno chiave di tutta la meccanica quantistica.  Questo può sembrare poco intuitivo visto che il mondo davanti ai nostri occhi e alle nostre scale di grandezza è governato dalle classiche ferree leggi di Newton, ma la meccanica quantistica interviene al livello atomico dove tutte le leggi classiche ( compresa la relatività di Einstein ) non hanno nessuna valenza .

Il motivo per cui questo è eccitante è che la computazione può essere fatta con un massiccio parallelismo grazie al fenomeno della sovvraposizione, il che equivale all’eseguire la stessa operazione su un computer classico dotato però di circa 10150  processori separati, cosa per adesso abbastanza difficile ( non dico impossibile visto che INTEL sta già sperimentando nei suoi laboratori sistemi a 512 o 1024 core ).

L’idea di un dispostivo computazionale basato sulla meccanica quantistica venne inizialmente esplorata negli anni ’70 e nei primi anni ’80 da fisici e scienziati come Charles H. Bennett del centro di ricerca  Thomas J. Watson Research Center dell’IBM,  Paul A. Benioff dell’ Argonne National Laboratory in Illinois, David Deutsch di Oxford, e più tardi da Richard P. Feynman, Nobel laureto alla California Institute of Technology dove stavano ponderando i limiti fondamentali della computazione classica.

Come già detto, continuando a rimpicciolire ed integrare sempre di più si arriverà alla grandezza di un singolo transistor MOS fatto di pochi atomi.  Quì sorgono i primi problemi perchè le leggi che governano il livello atomico non sono quelle classiche ma la meccanica quantistica prende il sopravvento.

Questo ha poi sollevato la questione su come un nuovo computer potrà essere costruito e funzionare sulle basi della meccanica quantistica.

Feynman è stato praticamente il primo a porsi questo problema e a produrre nel 1982 un modello astratto di una macchina quantistica  che mostrò come un sistema quantistico possa essere usato per eseguire delle computazioni. Egli spiegò anche come una macchina del genere possa agire da simulatore per la fisica quantistica. In altre parole un fisico potrà fare esperimenti sulla fisica quantistica su una macchina costruita e funzionamente sulla meccanica quantistica.

Nel 1985, Deutsch realizzò che l’idea di Feynman poteva portare ad un computer quantistico general purpose utilizzabile per qualsiassi programma e ha pubblicato un documento di fondamentale importanza teorica mostrando che ogni processo fisico, in linea di principio, potrebbe essere perfettamente modellato da un computer quantistico.    Dopo la pubblicazione del documento di Deutsch la ricerca ha cominciato a trovare molteplici applicazioni realizzabili con una macchina del genere.

La svolta avenne nel 1994 quando Shor fece circolare una prestampa di un articolo dove egli spiegava come usare la computazione quantistica per risolvere uno dei problemi più importanti nella teoria dei numeri, la fattorizzazione. Ha mostrato come un insieme di operazioni matematiche, progettate specificamente per un computer quantistico, possano essere organizzate per abilitare una tale macchina a fattorizzare numeri estremamente grandi in tempi molto ridotti, molto più velocemente  dei computer convenzionali.

Con la svolta di Shor, la computazione quantistica si trasformò da una mera curiosità accademica ad un interesse mondiale.

L’hardware quantistico, d’altro canto, rimane un settore emergente, ma il lavoro svolto finora suggerisce che sarà solo una questione di tempo prima di avere dispositivi di dimensioni sufficienti a testare gli algoritmi di Shor e di molti altri.

Al di là della effettiva creazione di un computer quantistico, il nostro maggiore limite è l’immaginazione dei programmatori. Questa sarà la grande sfida dei programmatori di Google e simili per il domani: prendere l’infinito potere di computazione e networking e creare interfacce che siano abbastanza facili da capire per un semplice utente.

Le recenti scoperte capitanate da Stuart Wolff dell ‘Università di Virginia ci permettono portare l’elettricità fuori dalle solite equazioni, e di sbarazzarsi del problema di surriscaldamento che sta rallentando gli IC ( Integrated Circuits ) rispetto all’andamento della legge di Moore. Sono stati realizzati singoli elettroni che aggiustano il loro spin. I circuiti sub-atomici sono alla nostra portata.

da DailyGalaxy.com e news.bbc.co.uk

Toronto, in Canada, guidati da Dwayne Miller ha dimostrato l’esatto opposto nel caso dell’oro, secondo quanto riportato sull’ultimo numero della rivista “Science“.

“È ovviamente controintuitivo che l’oro riscaldato diventi più duro invece che più morbido, ma se il processo di riscaldamento avviene con una velocità estremamente alta, dell’ordine di un milione di miliardi di gradi al secondo, si raggiungono temperatura presenti all’interno delle stelle e l’indurimento si può verificare”, ha commentato Miller.

Gli elettroni dell’oro – spiegano gli autori – assorbono l’energia luminosa così velocemente che non riescono a collidere con gli atomi circostanti e perdere energia. Ciò significa che gli elettroni in media sono lontani dai nuclei atomici; di conseguenza producono un minore effetto di schermo con la loro carica negativa e i legami tra gli atomi diventano più forti.

“Un cristallo di oro è costituito da ioni di questo elemento e di elettroni debolmente legati che schermano la repulsione elettrostatica tra i diversi ioni, con il risultato che gli ioni risultano tra loro legati”, ha continuato Ralph Ernstorfer, ora ricercatore del Max-Planck-Institut per l’ottica quantistica di Garching, in Germania. “A differenza di ciò che succede in molti altri materiali, il riscaldamento che si ottiene con impulsi laser ultrabrevi rende le forze tra gli ioni ancora più forti, con il risultato di un reticolo ancora più duro, con un più alto punto di fusione. L’effetto di rafforzamento dei legami era già stato previsto per via teorica, ma è la prima volta che si osserva sperimentalmente.”

Nello studio, è stata utilizzata una tecnica di diffrazione elettronica a femtosecondi, che può essere pensata come una sorta di videocamera per ottenere un film dei processi che si svolgono a livello atomico. Inviando impulsi a femtosecondi attraverso un sottile cristallo di oro, i movimenti atomici vengono registrati in tempo reale mentre il materiale si riscalda.

Misurando la velocità di riscaldamento, l’ampiezza dei movimenti atomici e il punto di fusione è possibile inferire la stabilità del cristallo.

“Ora abbiamo una visione in tempo reale di questo esotico stato della materia, denominato materia densa ad alta temperatura, e possiamo mettere in relazione la struttura liquida osservata con l’aumento di stabilità del cristallo”, ha concluso Miller. (fc)

articolo interamente tratto da Le Scienze

Questo acceleratore è costato circa 9 miliardi di dollari e in esso vengono le poste le speranze di tutti i fisici e scienziati che vogliono scoprire le basi dell’universo ricreando le condizioni della sua formazione, cioè gli attimi immediatamente successivi all Big Bang. E’ il più grande esperimento di tutti i tempi!!

L’obbiettivo principale dell’acceleratore del CERN ( European Organization for Nuclear Research – gruppo di scienziati inventori tra l’altro di del Wordl Wide Web cioè di Internet ) è svelare i segreti della fisica delle particelle e risolvere il mistero dell’origine dell’universo. Per scoprire questo si fanno scontrare ad altissima velocità ioni,protoni e nuclei di atomi ad energia dell’ordine dei TeV. Quello che si spera di più è di dimostrare l’esistenza del bosone di Higgs, il responsabile di quella proprietà della materia detta massa. Questo bosone e altre particelle per ora solamente teoriche consentirebbero di riempire i buchi presenti nel Modello Standard.

Altre importantissime domande a cui potrebbero rispondere gli esperimenti condotti con l’LHC sono la natura della Materia Oscura e dell’Energia Oscura ( costituenti del 95% dell’universo ), l’esistenza o meno di dimensioni oltre le 4 conosciute ( lunghezza, larghezza, altezza e tempo ),capire meglio gli stati plasmatici della materia e tante altre cose.

Per rilevare tutti i fenomeni e le particelle non si farà uso solo dell’LHC ma anche di altri acceleratori minori ( SPS, PS, …) e rilevatori fatti apposta per un certo tipo di particella ( ALICE, CMS, LHC-b, … ) tutti situati nella stessa area al confine tra Francia e Svizzera e nella periferia di Ginevra e tutti di proprietà del CERN.

Per circa un mese a partire da oggi non ci saranno comunque collisioni ma solo lavori di sincronizzazione e si faranno passare dei protoni attraverso l’LHC per testare i dispositivi.

Per chi dice e pensa che l’LHC genererà buchi neri in grado di ighiottire la Terra la risposta è no, il Large Hardon Collider è assolutamente sicuro. Si potrebbero formare dei mini buchi neri perchè permessi dai calcoli matematici effettuati ma gli stessi calcoli dicono che questi proto buchi neri svanirebbero o meglio evaporerebbero nel nulla emettendo solamente una radiazione ( radiazione di Hawking) in un tempo di circa .000000000000000000000000001 secondi. Essi avrebbero un energia molto minore dei raggi cosmici che colpiscono ogni giorno la Terra. Ci tenevo a precisare questo perchè su tanti blog e giornali web si parla di più di questa stupidaggine che dei benifici che deriverebbero dagli esperimenti del CERN.

Coumque per festeggiare l’evento Google ha risposto con i suoi soliti loghi Google Doodle che ricordano eventi o persone. Ecco quello dedica al’LHC:

Per chi volesse seguire in diretta tramite videostreaming gli esperimenti condotti al CERN basta che incolli il seguente indirizzo in VLC nella sezione File/Apri Flusso di Rete/Personalizza:

mms://qstream-live.qbrick.com/00862live80910

Io personalmente auguro un buon lavoro ai migliori fisici e scienziati europeri o forse mondiali che sono proprio curioso cosa scopriranno di questo affascinante mondo chiamato UNIVERSO!!

Saprete già che fonde e che anche magari bolle ma siete sicuri di sapere tutto su temperature estremamente basse e su quelle estremamente alte? Cominciamo il nostro percorso partendo dal basso.

Sotto i 120 Kelvin: l’acqua si presenta sotto forma di ghiaccio semplicemente amorfo, come la struttura nell’immagine sopra. Le molecole d’acqua sono ferme e hanno una così piccola energia che non riescono neanche a muoversi per formare qualche forma che possa assomigliare ad un cristallo. Ma se alziamo le temperatura un pochino,

tra 120 e 160 Kelvin: il ghiaccio inizia ad assemblarsi in cristalli, ma non esagonali come i fiochi di neve. C’è abbastanza energia da permettere al ghiaccio di formarsi in qualche figura che dia l’idea dell’ordine ma non c’è nè per formare i cristalli per come ci sono più familiari. Forma, invece quelle figure simili a dei poligoni mostrati nella figura di sopra. Il ghiaccio rimane in questa struttura fino a quando non arriviamo ai 160 Kelvin,

tra 160 e 273 Kelvin: c’è abbastanza energia per permettere al ghiaccio di assemblarsi nella sua forma più stabile, quella con cui siamo familiari tutti. Rimane così finchè lòa temperatura non passa i  273.15 Kelvin ( 0 Celsius ), punto in cui esso entra in una fase di transizione e fonde,

tra 273 e 373 Kelvin: e abbiamo così acqua liquida. C’è abbastanza eneregia che le molecole sono più legate le une con le altre da un legame solido; esse vibrano velocemente e può muoversi come vogliono o addirittura essere staccate. Anche se debole c’è però ancora un legame. Per rompere definitivamente questo piccolo legame abbiamo bisogno di maggiore energia. Ma…

tra 373 e 647 Kelvin: l’acqua diventa un gas. Le molecole individuale non sono più legate le une con le altre, e semplicemente diffondono via tra di loro. Sembra molto semplice apparte il fatto che possiamo aumentare ancora il termostato ! Cosa succede se andiamo sopra i 647 Kelvin?

tra 647 e 29,700 Kelvin: non c’è più nessuna possibilità di tornare a una fase liquida. Questa è la temperatura critica per l’acqua, e quanta pressione noi possiamo applicare non servirà a trasformare questo gas in qualcosa di liquido. Ma possiamo andare ancora più su. Qual’è il prossimo passaggio?

tra 29,700 e 158,000 Kelvin: le molecole d’acqua finiscono di esistere. La temperatura è così alta che gli atomi di idrogeno e di ossigeno non sono più uniti da nessuno legame e troviamo che semplicemente volano come atomi distinti. Ma c’è di più…

tra 158,000 e 81,000,000,000 Kelvin (e le scritte nell’imagine di sopra erano troppo belle da essere ritagliate): siamo passati allo stato di plasma, gli elettroni non possono più stare legati ai loro nuclei. Troviamo solo un brodo di protoni, nuclei di osssiageno ed elettroni. La temperatura è così alta che non riescono a formare atomi sotto queste condizioni. Ma possiamo andare ancora più su!

tra 81,000,000,000 e 2,300,000,000,000 Kelvin: la temperatura è così alta che si rompono i legami nucleari, protono e neutroni si dividono. Tutti gli elementi pesanti che si sono fermati dal Big Bang ad adesso cessano di esistere. Ma c’è ancora un ultimo passo prima che il nostro gioco al rialzo finisca:

sopra i 2,300,000,000,000 Kelvin: diventa troppo caldo per avere protoni, neutroni ed elttroni. L’energia è così alta che quark e gluoni sono adesso liberidi girovagare, e non è più possibile distinguere un nucleo.

Cosa succede a temperature ancora più elevate?Magari l’LHC ( Large Hardon Collider – acceleratore di particelle costruito dal CERN di Ginevra ) ci potrebbe illuminare …

da StartsWithABang

Praticamente qualsiassi corpo nello spazio non si muove solamente, ma ruota anche attorno al suo asse. Ma quali corpi celesti ruotano più velocemente??

Bene, tanti di voi già sanno che il nostro pianeta ruota una volta al giorno, e questo è un buon punto da cui iniziare, anche perchè siamo molto più veloci del nostro Sole che ci mette approssimativamente circa 25 giorni per ruotare di una sola volta. Ma noi non siamo certo i più veloci se consideriamo anche solo i pianeti del nostro sistema: Giove e Saturno ci battono entrambi, visto che nonostante la loro taglia enorme, ruotano attorno a se stessi una volta ogni circano 10 ore, con Giove un pò più veloce e Saturno un pò più lento.

Bene, straordinariamente, nel nostro sistema solare ci sono cose che ruotano ancora più velocemente, ed il nuovo detentore del record è stato appena scoperto… da un astronomo dilettante! Congratulazioni a Richard Miles di Dorset, nel Regno Unito che ha scoperto che l’asteroide 2008 HJ ( uno di quelli a rischio di impatto con la terra ), il quale ruota una volta ogni 42.7 secondi, rendendolo il primo corpo nel sistema solare che ruota attrono al proprio asse con un periodo minore di un minuto! Nonostante sia grande 12×24 metri ( più o meno come un campo da tennis ) esso ha una massa di circa 5000 tonnellate . Per paragone, tra questo e gli altri, i più grandi asteroidi misurano decine o centinaia di chilometri, come questi dell’immagine:

Ma cosa succede se andiamo fuori dal nostro sistema solare? Ci sono corpi che ruotano più velocemente? Certo che ci sono: le stelle collassate!

È probabile che quelli di voi che hanno fatto fisica alle scuole superiori o forse meglio all’università si ricorderanno che delle cose ( poche ) sono sempre conservative ( i.e. forza che non dipende dal percorso ma dal punto di inizio e da quello di fine ): Energia, Momento, e Momento Angolare fra loro. Bene, che il momento angolare sia conservativo vuole dire che se ho un corpo massivo che sta ruotando e collassa, risulta che ruoterà molto più velocemente. È lo stesso principio dietro a questo ( è in inglese ma non non è molto difficile capire ):

Bene, prendiamo il nostro Sole; ha un momento angolare che è proporzionale al suo raggio al quadrato per la sua velocità angolare. Ma il Sole è grande. Ha un raggio di 700,000 chilometri. Un giorno il Sole diverrà una nana bianca, diventando così l’1% della sua grandezza attuale. Se conserva il suo momento angolare vuole dire che invece di metterci 25 giorni per ruotare esso girerà attorno a se stesso una volta ogni solo 3.5 minuti. E se uardiamo alle altre stelle nane bianche, ci risulta che è proprio la velocità di rotazione corretta, e la più veloce che pulsa una volta ogni 33 secondi!

Beh si può pensare che 33 secondi è solo poco più veloce dell’asteroide nel nostro sistema solare. Bene, vi faccio vedere. Quello che volevo dire era che non tutte le stelle collassano in nane bianche, con raggi di migliaia di chilometri. Alcune di loro possono collassare ulteriormente sino a formare corpi celesti in cui il neutrone è protagonista ( stelle di neutroni appunto ), con raggi di solo alcuni chilometri! Bene, di nuovo,il momento angolare si conserva, e cosa c’aspetteremmo per il nostro Sole? Un periodo di approssimativamente 20 millisecondi. Incredibile vero? Vediamo quello che si trova quando si tabulano i periodi di stelle di neutroni osservati:

Variano dai più lenti a 8.3 secondi ai più veloci a solamente 1.4 millisecondi! Se si fanno un pò di calcoli, e se ci chiediamo quanto veloce gira per esempio una stella con un raggio di km del 5 che ruota con un periodo di 1.4 millisecondi troviamo che questa velocità è approssimativamente il 10% della velocità di luce. Se si vuole che giri più velocemente allora l’unica soluzione è che la stella collassi in un buco nero. L’unico problema è che se una stella collassa in un buco nero non possiamo misurare il suo periodo di rotazione perchè esso oltre ad “risucchiare” tutta la materia ( protoni,elettroni,neutroni ) non lascia scampo neanche ai fotoni e quindi non possiamo vedere la luce emessa. Comunque provate a pensare a quanti giri al minuto fa una stella di neutroni che gira con un periodo di 1.4 millisecondi…circa 60000rpm!! Riuscite ad immaginare a quanti ne fa un buco nero, magari di quelli più piccoli??

da StartsWithABang