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E se dei protoni accelerati ti colpissero la testa?

Chissà cosa potrebbe mai accadere ad essere investiti da un fascio di protoni accelerati. Le premesse non sembrano buone, in effetti. Per questo ho provato a fare una veloce ricerca in rete. Uno dice, ma come ti vengono in mente certi dubbi, vero. Poi però, come sempre, la curiosità viene premiata da una qualche storia incredibile, che magari voi conoscete già.

Questa è l’incredibile storia di Anatoli Burgoski.

Anatoli Burgoski è uno scienziato russo nato nel 1942. Nel 1978, Burgoski lavorava al più grande acceleratore di particelle sovietico dell’epoca, U-70 Synchrotron, situato a Protvino.

Il 13 luglio del 1978, Burgoski si stava occupando della manutenzione dell’acceleratore di particelle. A un certo punto, boom, qualcosa andò storto e un fascio di protoni accelerati gli attraverso la testa.

In pratica un fascio di particelle (con energie circa 300 volte più grandi di quelle che vengono usate anche in terapie contro i tumori) si aprì un’autostrada nel suo cervello. A quanto pare Burgoski vide un intenso flash di luce, ma niente dolore.

Questa cosa dei flash è riportata anche dagli astronauti delle missioni Apollo, i quali hanno raccontato a volte di aver osservato lo stesso tipo di fenomeni. Nel caso degli astronauti, l’origine di ciò è da ricondursi alla presenza di raggi cosmici, appunto protoni molto energetici che sono molto pericolosi per il corpo umano se non vengono schermati in qualche modo. Ma, per fortuna degli astronauti, le tute spaziali sono fatte apposta per proteggere dai raggi cosmici, fiuuu.

E poi: protoni molto energetici possono alterare i legami chimici del DNA. Esplosioni come Chernobyl o Hiroshima hanno diffuso parecchia energia tutto intorno e hanno creato danni. L’episodio che ha avuto come protagonista Burgoski ha invece beccato un fascio molto potente e molto preciso nel cranio.

Già detta così sembra essere accaduto qualcosa di grave, ma proviamo a mettere dei numeri per contestualizzare.

Burgoski si beccò nella testa un fascio di particelle di 2000 gray. Il gray è un’unità di misura del Sistema Internazionale usata per descrivere le misure di dosi di radiazione assorbite. In sostanza, 1 gray equivale a 1 joule per kilogrammo. Ovvero 1 gray vuol dire che un 1 joule di energia è stato assorbito da 1 kilogrammo di materia (per esempio tessuti del corpo umano, in questo caso).

Esiste una dose minima, diciamo “consigliata” che non bisognerebbe superare in caso di incidenti radioattivi? Sì, non si dovrebbe beccare più di 5 gray.

Burgoski invece, come abbiamo detto, prese 2000 gray. Viene subito da pensare che ora lo scienziato russo sia una specie di eroe della Marvel, o comunque un giustiziere mascherato che sventa il crimine con i suoi super poteri. Anzi no, la prima cosa che viene da pensare è che Burgoski, dopo l’incidente, sia morto sul colpo.

Beh, non so quale scenario fosse il vostro preferito, comunque non si è verificato nessuno dei due. Burgoski è sopravvissuto senza diventare un supereroe. Certo, ha il viso metà paralizzato perché tutto l’apparato nervoso di mezza faccia si è praticamente bruciato, ma è vivo. Si è laureato e dottorato e non ha preso il cancro, si è sposato e ha avuto un figlio. Gli è capitata una roba davvero assurda, incredibile, terrificante, ma sembra esserne rimasto quasi illeso.

Lui è l’eroe di questo post: Anatoli Burgoski.

Burgoski ha dovuto mantenere, per ragioni di segreto di stato sovietico, per diversi anni il riserbo sull’accaduto. Probabilmente non è stato l’unico ad avere incidenti di questo tipo, chissà, ma di Burgoski possiamo sicuramente raccontare la storia, con lieto fine annesso.

Le fonti, che raccontano dettagli di questa storia e che hanno ispirato questo breve post, le trovate qui: Wired, Aeon

Quella volta che Feynman provò a sbagliare

La storia contemporanea, anzi oserei dire la nostra quotidianità, è costellata da dichiarazioni che in qualche modo sfuggono all’onere della prova. Ognuno di noi si sente coinvolto in qualsiasi discussione, su qualsiasi argomento, con qualsiasi tempistica. Ormai assistiamo, praticamente impotenti, a un clima culturale dove le affermazioni fatte hanno un po’ perso peso specifico. In parte per quanto appena detto, ovvero per la consapevole dimenticanza di offrire un modo per controllare le fonti riguardo ciò che si afferma; in parte perché abbiamo spesso la memoria corta e tendiamo anche a dimenticare alcune affermazioni, fenomeno forse dovuto all’enorme mole di informazioni che recepiamo ogni giorno, oppure alla tempestività con cui uno stato su un social network finisce nel dimenticatoio.

Tuttavia, se il mondo è pieno di persone che fanno affermazioni, allo stesso modo possiamo trovare persone che hanno la briga di andare a controllare. Usando un linguaggio ormai consolidato potremmo chiamarlo fact-checking, ovvero controllo delle affermazioni espresse da qualcuno. Molto comune è l’uso di questo espediente in politica o in economia. Raramente abbiamo invece a che fare con ciò in scienza.
Non si tratta di una scelta: la scienza ha già le sue regole, il controllo e la revisione degli articoli scientifici è parte stessa del processo di pubblicazione di un risultato scientifico.
Ma cosa fare se l’affermazione non è fatta per iscritto ma soltanto a voce? E poi, se colui che fa l’affermazione si chiamasse Richard Feynman?

Richard P. Feynman è stato un fisico molto importante, vincitore del premio Nobel per la fisica nel 1965 per i suoi studi sulla meccanica quantistica. Tra le tante cose per cui lo ricordiamo, oltre al Nobel, ci sono la sua grande capacità di spiegare, le sue famose lezioni, il suo riparare le radio, il suo suonare il bongo.
Durante una serie di lezioni sulla teoria della gravitazione, nel 1962-1963 al Caltech in California (USA), Feynman disse la seguente cosa: “…il centro della Terra dovrebbe essere più giovane di uno-due giorni rispetto all’età della superficie della Terra…“.

Come mai aveva detto questa cosa?

Le lezioni erano sulla gravità, e la gravità è descritta dalla teoria della relatività di Albert Einstein. Tale teoria dice che gli intervalli di tempo e spazio misurati sono relativi, ovvero dipendono dal sistema di riferimento in cui vengono effettuati. Abbiamo già parlato ampiamente della relatività su questo blog e rimando ad alcuni vecchi articoli per una rinfrescata (provate qui e qua).
In particolare, all’interno della teoria della relatività, si ha che più è intenso il campo gravitazionale in cui si è immersi, più evidenti saranno gli effetti relativistici. Ovvero, più è intenso il campo gravitazionale, più lentamente scorre il tempo. Perché accade questo? Perché un campo gravitazionale intenso è generato da una grossa massa. E una grossa massa distorce tanto la struttura dello spazio-tempo. Quindi, campo intenso equivale a una alterazione non indifferente degli intervalli di tempo e spazio misurati in prossimità di quella regione di spazio-tempo in cui il campo è così importante.
Per esempio, è proprio per questo motivo che il film Interstellar di C. Nolan mostra un’alterazione del tempo quando Matthew McCoughney, in precedenza in orbita attorno a un buco nero, tornato alla base confronta il suo orologio con quello di un collega astronauta rimasto sull’astronave principale.

Dunque il discorso di Feynman è ora abbastanza comprensibile: al centro della Terra il campo gravitazionale del pianeta è più intenso, quindi in accordo alla relatività, il tempo deve scorrere più lentamente. Di conseguenza il centro della Terra è più giovane della superficie del nostro pianeta.
Che dire, non fa una grinza.

Ora il punto è: giusto quello che ha detto Feynman dal punto di vista quantitativo? Davvero si tratta di una differenza di tempo pari a uno-due giorni?
Ecco, voi non ci crederete, ma dal 1962 al 2016 nessuno aveva mai svolto i conti sul serio. Attenzione, però: non che non fosse successo perché nessuno ne fosse capace, anzi. Tutti coloro che erano alle lezioni di Feynman erano in grado di fare quei conti, ma nessuno li fece. Ahia.

Ahia, perché venne praticamente dato per assolutamente vero quello che disse Feynman. Ci fu praticamente una mancanza di controllo all’interno della comunità scientifica. Il discorso fatto da Feynman fu ritenuto così abbastanza plausibile che nessuno si preoccupò di andare a controllare i conti. Altri tempi? Speriamo. Sicuramente, nonostante il conto non fosse un questione di vita o di morte, il fatto che ci siano voluti 54 anni per fare un controllo la dice lunga sul carisma e l’importanza di Richard Feynman all’interno della comunità scientifica. Ma infatti, sia chiaro, Feynman è stato uno dei più grandi di tutti. Solo che bisogna sempre ricordare che anche i più grandi possono sbagliare e sbagliare è una cosa umana. Del resto, alla fine della fiera, Feynman aveva realmente ragione: il centro della Terra è più giovane del resto del pianeta.

I conti veri e propri sono stati fatti da U.I. Uggerhoj, R.E. Mikkelsen, e J. Faye, i primi due della Aarhus University e il terzo della University of Copenaghen, tutti con base in Danimarca quindi. Se volete dare un’occhiata al loro lavoro, trovate tutto in questo articolo scientifico qua (link).

I tre scienziati hanno trovato quindi che, sostanzialmente, Feynman era nel giusto, come abbiamo già anticipato. Però, quantitativamente si sbagliava. Infatti, secondo i calcoli dei tre scienziati, il centro della Terra sarebbe più giovane di 2,49 anni. Tenendo conto che la Terra ha un’età di 4,5 miliardi di anni circa, l’errore di Feynman dopotutto non è così grossolano (cosa volete che siano due giorni o due anni in confronto a 4,5 miliardi di anni?).

Resta da capire come un bel po’ di scienziati si siano lasciati tradire dalle parole di Feynman, di cui hanno attinto fidandosi ciecamente. Certo, sono cose che capitano e, secondo me, vale la pena porre su questi eventi la giusta attenzione, in modo da ricordare non solo che tutti possono sbagliare, anche i premi Nobel, ma soprattutto che controllare non fa mai male (del resto anche questo è il lavoro dello scienziato, lo dice il metodo scientifico). D’altra parte, va ricordato, Feynman era il primo che ammetteva i propri errori (giusto per ribadire la grandezza di questo personaggio).

Alla fine comunque Feynman, pur sbagliando, aveva ragione. La teoria della relatività funziona anche per quanto riguarda l’età di parte del nostro pianeta.
Questa storia, oltre che essere un bell’aneddoto sull’importanza dell’applicazione del metodo scientifico (seppur con decenni di ritardo), mostra anche un meraviglioso esempio di applicazione della relatività, che gli esempi per far capire certe teorie non sono mai abbastanza.

Chissà cosa ne avrebbe pensato Jules Verne di tutta questa storia.

Bibliografia
The young center of the Earth, U.I. Uggerhoj, R.E. Mikkelsen, e J. Faye, 2016
Feynman Lectures on Gravitation, R.P. Feynman, F.B. Morinigo og W.G. Wagner

L’amore ai tempi di Faraday

L’amore, si sa, non è una cosa semplice da gestire. Ci sono amori che durano una vita e vite senza neanche una goccia d’amore. Poi, però, una volta che si diventa pieni d’amore, magari anche amati, ecco che da un giorno all’altro tutto passa, tutto scompare.
D’altronde, l’amore è uno di quei bisogni primordiali di noi esseri umani e che, in realtà, non hanno una reale spiegazione. O meglio, a dire il vero potremmo dire che l’amore può essere collegato al bisogno instintivo di continuazione della specie; sì, magari è una posizione cruda, sicuramente poco romantica, ma forse non troppo distante dalla verità.

Di certo c’è che noi tutti amiamo e sembra quasi che sia impossibile per noi non finire incastrati nella rete dei sentimenti amorosi prima o poi nella vita. Ovviamente ci sono dei bisogni primordiali ancor più fondamentali, tipo mangiare e bere, bisogni che se non corrisposti a dovere, non riusciremmo a vivere. E qui arriviamo al punto.

Infatti, se da un lato sappiamo benissimo che abbiamo bisogno di mangiare e bere e accettiamo, nel senso che comprendiamo, la fame e la sete come istinti primordiali e inconsci dell’essere umano, dall’altro lato sappiamo tutti che l’amore in qualche modo (magari anche con dolore) potremmo in generale evitarlo e in tal modo risparmiarci le pene amorose, dopo una certa abitudine s’intende.
Quindi in sostanza, tutti amano, e magari qualcuno no, ma comunque si tira avanti, dai.

Tutto ciò mi ha fatto pensare che l’essere umano ha un altro bisogno primordiale molto simile all’amore, ma che spesso viene dimenticato: sto parlando della curiosità scientifica, ovvero intesa come voglia di scoprire come è fatto e come funziona l’universo in cui ci troviamo immersi per qualche motivo sconosciuto.
Solo che, al contrario dell’amore a cui associamo la continuazione della specie, alla curiosità scientifica non associamo (ancora?) una spiegazione simile. Insomma, molta gente vive benissimo senza essere curiosa su come funziona l’universo. E va bene così, eh.

Già, perché, diciamolo chiaramente: gli esseri umani la ricerca di base la fanno solo perché sono curiosi. Voglio dire, non vi è nessun motivo particolare per cercare di capire come è fatto l’universo, se non quello che ci troviamo catapultati in questo universo e ci piacerebbe capire il senso di tutto ciò. Ovvio, poi dopo, ma non necessariamente, la ricerca di base porta dei benefici di primo livello nella vita di tutti i giorni; ma non facciamo ricerca per ottenere questi benefici, o almeno non è quello il motivo per cui i primi scienziati iniziarono. Che poi i benefici arrivino è secondario, almeno agli occhi di chi la ricerca di base la fa (certo magari non è secondario per il contribuente che vuole sapere come vengono spesi i soldi delle tasse, ma questa è un’altra storia).

Tutto questo discorso tra amore e scienza trova, a mio avviso, un elegante collegamento in un personaggio ben specifico:

Michael Faraday

Michael Faraday nacque nel 1791 nel Regno Unito ed ebbe un’infanzia piuttosto difficile, soprattutto dal punto di vista economico. Per questo, da giovanissimo, all’età di 13 anni, iniziò a lavorare da un libraio, dove imparò a rilegare e a svolgere altre mansioni. Detta così, sembra la vita del solito sfortunato ragazzo povero costretto a lavorare da giovanissimo e a cui gli viene praticamente rubata l’infanzia. Sembra, perché in tutto questo contesto in cui il 99% delle persone si sarebbero forse date alla droga o all’alcool, ecco che dentro la testa di Faraday comincia a farsi largo quell’istinto primordiale della curiosità scientifica. Già, perché Faraday iniziò a leggere un sacco di libri, come se per qualche motivo capì subito che il vero tesoro erano proprio le pagine di quei libri su cui lavorava tutti i giorni.

Ah, poi, i libri che lesse: chimica, scienze, elettricità, fisica. Se tutto ciò vi sembra qualcosa di normale pensate ad un qualsiasi ragazzino di 13 anni nel 2016 o nel 2017. Ecco, appunto.

E quindi, dicevamo, la curosità scientifica prese il sopravvento in Faraday. Prese così tanto il sopravvento che alla fine del suo apprendistato in libreria iniziò a seguire lezioni alla Royal Society. E qui scattò tutto: Faraday seguiva con estrema attenzione le lezioni e prendeva appunti con concentrazione. Questo suo constante impegno gli valse l’attenzione del chimico e fisico Sir Humpry Davy che addirittura lo prese come assistente personale per un viaggio in Europa. Per inciso, il viaggio non andò benissimo: Faraday svolse anche il lavoro di cameriere per Davy. E vabbé, Faraday lo fece. Ma era pur sempre l’assistente di Davy. Questa cosa provocò non pochi grattacapi alla moglie di Davy, la quale assolutamente non poteva concepire che quel ragazzo di umile origini potesse essere parte di quel viaggio e quindi lo trattava malissimo. Pensate che, a causa di questa disavventura, Faraday, nonostante fosse stato a contatto con un ambiente parecchio stimolante in giro per l’Europa, aveva addirittura pensato di mollare la fisica e basta. Per fortuna, però, gli effetti della curiosità per la natura sono davvero molto simili a quelli dell’amore e Faraday continuò a fare scienza.

Fin qui sembrerebbe una storia bella di un ragazzo che realizza un sogno, ma in realtà non finisce qui. Anzi, proprio come una storia d’amore, uno sa come parte ma non sa come arriva.
E la stessa cosa accadde per Faraday.

In particolare, Faraday aveva letto e studiato che un filo in cui scorre corrente elettrica genera un campo magnetico, e anche che due fili attraversati da corrente sentivano tra essi una forza dovuta ai campi magnetici prodotti tra i due fili stessi.

Ora, anche se quello che leggerete qui di seguito non corrisponde perfettamente alla realtà dei fatti avvenuti, immaginiamo per un attimo, con la concessione di qualche libertà storica, Faraday nel suo laboratorio che provava a fare esperimenti sull’elettricità e sul magnetismo.

“Chissà cosa accade dunque se metto un filo con corrente elettrica vicino ad uno senza corrente…”, si chiese Faraday nell’anno 1831.

E allora, per rispondere alla sua domanda, fece così: prese due fili, uno attaccato ad una batteria così da farci passare la corrente, ed un altro invece senza batteria quindi senza corrente. Aveva preparato tutto l’impianto sul tavolo del suo laboratorio, il filo con corrente e il filo senza corrente. Unico difetto: per azionare la batteria del primo filo aveva bisogno di andare all’interruttore generale dall’altra parte della stanza, una passeggiata di quindici secondi circa.
“Non importa, sono troppo curioso di vedere che succede, poi ci penserò a mettere tutto a posto se magari un giorno mi toccherà esporre i risultati di questo esperimento. Ora proviamo!”
Così Faraday controllò fosse tutto al suo posto, si diresse all’altro capo della stanza, accese l’interruttore, tornò al tavolo e…niente. Nel filo attaccato alla batteria scorreva corrente come doveva essere, mentre nel secondo filo non accadeva nulla. Un po’ deluso, Faraday provò e ritentò ancora molte altre volte per alcuni giorni, ma niente; ogni volta che tornava al tavolo, il misuratore di corrente del secondo filo segnava zero.

Un giorno, preso da suoi studi, Faraday non si accorse che un suo amico era passato a trovarlo.
“Ciao Michael, come stai? Ti trovo bene. Come vanno i tuoi studi? E gli esperimenti?”, chiese l’amico.

Faraday ancora non aveva digerito la storia dei due fili, anche se aveva promesso a se stesso di provare con altre configurazioni appena possibile. E infatti, pur felice per la visita, negli occhi aveva ancora un po’ di delusione. Ma la scienza, per fortuna, è fatta anche di esperimenti falliti e non è sempre fatta di scoperte: se non fosse così, allora non sarebbe più scienza, sarebbe una noia (almeno dopo un po’).
Comunque l’arrivo dell’amico (e soprattutto la domanda dell’amico) fu comunque un’occasione per rifare l’esperimento ancora una volta. E, si sa, uno scienziato non si fa certo pregare quando si tratta di rifare un esperimento.

“Bene dai. Stavo studiando un po’ di cose sui fili elettrici e sul campo magnetico. Guarda,” disse indicando il tavolo “questo è l’ultimo esperimento che ho provato” e mentre lo diceva metteva a posto i due fili uno accanto all’altro. Dopodiché, dopo averne collegato uno ad una batteria, continuò “Ora tu aspetta lì al tavolo, io vado ad accendere il generatore, arrivo eh” e si avviò verso l’interruttore.
Con passo deciso Faraday attraversò la stanza, con l’aria tutta sua di chi ha una padronanza totale dell’argomento e mentre tirava giù la leva iniziò a dire a voce bassa “Tanto non c’è niente da vedere, che non accade nulla!“.
Solo che, stavolta, mentre lo diceva, l’amico fidato esclamò un “Pazzesco!” e quando Faraday si voltò guidato dalla voce dell’altro, egli stava ancora indicando con una mano l’attrezzo che misura la corrente nel filo senza batteria.
“Pazzesco cosa?” con preoccupazione Faraday si avvicinò al tavolo, con la paura negli occhi di aver ripetuto diverse volte un esperimento senza essersi accorto di un particolare a quel punto evidente.
“La corrente…nell’altro filo…però ora è strano perché l’attrezzo dà zero corrente…ma ti giuro che ho visto muoversi la lancetta, anche se per un attimo.”
Faraday ci pensò un attimo su e iniziò a rendersi conto che poteva essere plausibile visto che lui ogni volta doveva attraversare la stanza. E allora subito propose all’amico di invertire i ruoli. Stavolta Faraday sarebbe rimasto al tavolo mentre l’amico sarebbe andato ad accendere l’interruttore.

E stavolta, la lancetta della corrente, la vide muoversi anche lui.

Ora, forse i puristi della storia della fisica spero mi possano perdonare, ma questa idea romanzata degli esperimenti di Faraday ci permette di capire per bene come funziona la scienza. Infatti, all’inizio abbiamo una persona che studia un sacco. E, diciamolo chiaramente, lo fa senza motivo, solo per quella curiosità primordiale della nostra specie di cui parlavamo all’inizio. Successivamente, decide di mettere in pratica ciò che ha studiato in situazione non ancora esplorate. E poi, prova e riprova mille volte, alla fine qualcosa va a finire che accade. O forse no. Ma non importa, non è per quello che si fa l’esperimento. Il motivo principale per cui si mette in piedi l’esperimento è solo e semplicemente la curiosità, sempre quella ovviamente.

Per la cronaca, comunque, Faraday scoprì che non era il campo magnetico in sé a far scorrere corrente nel secondo filo. Infatti, che ogni volta che tornava lui al tavolo l’interruttore era acceso e quindi il primo filo generava un campo magnetico, però nel secondo filo (che sentiva il campo magnetico del primo appunto) non scorreva alcuna corrente.
Faraday, invece, capì che era la variabilità del campo magnetico a generare la corrente (tecnicamente: la variazione del flusso del campo magnetico nel tempo). E la corrente, si sa, si viene a formare solo se c’è un voltaggio, cioè una batteria. Quindi la variazione di flusso del campo magnetico nel tempo è uguale all’azione di una pila. Pensate quanta eccitazione avrà attraversato la mente di Faraday una volta compreso questo incredibile meccanismo di funzionamento della natura.
E, ancora una volta, sapete qual è la cosa più bella di tutte? Esatto, proprio così, che Faraday stava facendo tutto solo per pura curiosità e non per la mera voglia di arrivare ad una scoperta.
Sempre per la cronaca, la legge fisica scoperta da Faraday è quella che oggi chiamamo dell’induzione elettromagnetica ed è alla base del funzionamento di una miriade di meccanismi che usiamo tutti i giorni tipo i motori elettrici e gli alternatori (oltre che essere, probabilmente, un incubo per gli studenti del quinto anno di liceo scientifico).

Nella scienza è così, si lavora e si va avanti grazie alla curiosità innata in molti di noi esseri umani. Non sappiamo perché, e a dire il vero neanche ci interessa: siamo curiosi e basta.

Esatto, un po’ come l’amore, anzi proprio come l’amore quando non vuole sentire ragioni.
Viva l’amore e la scienza, quelli veri.