La teoria della Relatività Generale di Einstein, una delle conquiste più alte del pensiero umano, compie 100 anni. Il Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano-Bicocca vuole ricordare questa rivoluzionaria scoperta in due giornate articolate in incontri, talk e conferenze a cura di studiosi ed espoerti con un taglio scientifico-divulgativo.

Si racconterà, anche attraverso letture dei suoi scritti, di come Einstein arrivò a formulare questa teoria di grande bellezza e di come oggi grazie ad essa descriviamo l'Universo, dal big bang alle stelle, ai buchi neri. Verranno poi raccontate le sfide che ci attendono: onde gravitazionali, materia ed energia oscura per risalire alla natura della spazio-tempo. Si esplorerà inoltre il percorso ancora incompleto per unificare la gravità e il mondo dei quanti.

L’instancabile satellite scientifico Agile (Astrorivelatore Gamma a Immagini Leggero) dell’Agenzia Spaziale Italiana compie otto anni: era nato per una vita operativa di due anni, ma è tuttora pienamente efficiente e ancora non si è stancato di studiare l’Universo.

Un team internazionale guidato da ricercatori dell'Università di Zurigo, con la partecipazione dell’Università di Leichester e del NAOC di Beijing, ha sviluppato una nuova tecnica nella rilevazione di materia oscura nell’Universo. Il principale risultato dello studio conferma la presenza di un’enorme zona di materia oscura vicino al Sole. Ecco gli estremi dell’articolo: Silvia Garbari, Chao Liu, Justin I. Read, George Lake, A new determination of the local dark matter density from the kinematics of K dwarfs, “Monthly Notice of the Royal Astronomical Society”, 9 August, 2012.

La natura della materia oscura è ancora, per molti aspetti, un mistero: si tratta di una sostanza invisibile e misteriosa che può essere individuata solo indirettamente, grazie alla forza gravitazionale che essa esercita. Gli studi sugli ammassi di galassie condotti negli anni trenta da F. Zwicky e S. Smith ne hanno evidenziato per la prima volta l’esistenza. Un ammasso è un aggregato di molte galassie separato da grandi spazi vuoti: F. Zwicky e S. Smith hanno osservato che le velocità degli aggregati sono decisamente superiori a quelle previste per un sistema gravitazionale standard – intendendo con questo termine un sistema in cui la cui massa totale è identica a quella della materia visibile. L’esistenza di una materia non visibile (dunque oscura) rappresenta una larga percentuale della massa-energia totale dell’Universo (a seconda delle interpretazioni, questa massa oscilla tra il il 72% e il 90% circa).

 

Eraclito, grande filosofo e pensatore presocratico, affermava nel suo libro Sulla natura (Perì physeōs) che Il sole è nuovo ogni giorno. Niente di più vero. Negli ultimi giorni abbiamo sentito parlare spesso delle tempeste solari che partono dalla nostra stella e possono arrivare fino alla Terra. Quando parliamo di tempeste solari descriviamo in realtà più fenomeni. Uno di questi è il brillamento solare o flare, un improvviso aumento di luminosità dovuto al rilascio di energia magnetica accumulata negli strati atmosferici del sole. I fenomeni violenti del Sole sono, infatti, collegati al suo campo magnetico, che varia nel tempo seguendo un ciclo di ventidue anni. Le prime osservazioni di questa variazione sono state effettuate già da Galileo, notando un cambiamento nel numero di macchie solari visibili nel corso degli anni. Quando sul Sole non sono visibili macchie il suo campo magnetico è simile a quello di una calamita con due poli. Se le macchie aumentano di numero anche il campo magnetico diventa sempre più complesso e si “aggroviglia”. Sono proprio le linee di campo magnetico che emergono in zone diverse dai poli solari a causare le macchie. Quando in alcune zone la complessità del campo aumenta troppo questo tende a riordinarsi rilasciando grandi quantità di energia sotto forma di luce visibile, raggi x e particelle accelerate. Un fenomeno associato ai brillamenti più intensi è l’emissione di massa coronale, in cui parte del gas che forma la corona solare viene accelerato verso lo spazio dal rilascio di energia del brillamento. Proprio questo gas magnetizzato, quando colpisce la Terra, causa intense tempeste geomagnetiche.

 

Astrofisica da record

21 Gen 2009 Scritto da

Un 2008 da record per l’Agenzia Spaziale Italiana e l’esplorazione del cosmo. Infatti nella lista dei più importanti risultati della fisica per l'anno 2008, riportata sul numero 879 di dicembre dell'American Institute of Physic Bullettin of Research News e divisa in dieci aree tematiche, ben cinque riguardano ricerche condotte da missioni spaziali che vedono l'ASI in primo piano.

Il prossimo 10 Dicembre saranno 100 anni esatti da quando Guglielmo Marconi ricevette il Premio Nobel per la Fisica. Per ricordare l’evento sono state organizzate diverse iniziative l’8 e il 9 ottobre si terrà a Bologna il Simposio Internazionale in occasione del Marconi Prize 2009. A Pavia invece dal 2 ottobre al 20 dicembre, presso il Museo della Tecnica Elettrica, si potrà visitare una mostra e una serie di conferenze dedicate alla rivoluzione della comunicazione senza fili. A Toronto il 19 e il 20 Ottobre  ci sarà una conferenza dal titolo da Galileo a Poldhu e oltre.
Marconi è stato il primo italiano ad ottenere l’ambito riconoscimento in questo campo.

Un gruppo di ricercatori delle Università di Pavia, Milano-Bicocca e Statale di Milano ha condotto per la prima volta un’indagine completa e non invasiva su una tavola di violino realizzata da Antonio Stradivari. Sono emerse tecniche di costruzione, materiali e vernici utilizzate dal celebre liutaio cremonese.

Milano, 22 luglio 2013 – Raggi ultravioletti, raggi X e, persino, la tecnica di datazione che si usa per gli alberi, la dendrocronologia. È il mix di tecniche non invasive utilizzato per far luce sulla composizione e le caratteristiche della tavola armonica di un violino costruito da Antonio Stradivari circa tra secoli fa.

La ricerca, realizzata dal Laboratorio Arvedi dell’Università degli Studi di Pavia, in collaborazione con il Centro Universitario per le Datazioni dell’Università di Milano-Bicocca e il Dipartimento di Fisica dell’Università Statale di Milano è stata pubblicata di recente sulla rivista Applied Physics A (M. Malagodi, C. Canevari, L. Bonizzoni, A. Galli, F. Maspero, M. Martini, A multi-technique chemical characterization of a Stradivari decorated violin top plate).

La tavola Stradivari appartiene all’inglese Charles Beare, uno dei più noti esperti di violini a livello mondiale, che l’ha messa a disposizione grazie alla partnership di ricerca avviata con la Fondazione Antonio Stradivari Museo del Violino di Cremona e la Civica Scuola di Liuteria di Milano.

 

Abstract
Nella ricorrenza del Centenario (1912-2012) dei primi studi sulla diffrazione dei raggi-X, viene ricordato – con una Mostra storico-scientifica-documentaria, curata dall’Autore del Cd-Rom e della nota qui presentati – il contributo fondamentale dato alla Scienza Chimica italiana del Novecento dal Prof. Giordano Giacomello (1910-1968), e dalla Sua scuola, attraverso i significativi studi e le rilevanti ricerche sperimentali effettuati sulla diffrazione dei raggi-X applicati nel campo della Strutturistica Chimica, a partire dai primi anni Trenta del Novecento.
L’iniziativa museale costituisce un doveroso omaggio alla memoria del Prof. Giacomello - eminente uomo di Scienza e di Cultura, persona dai grandi propositi, realizzatore negli anni Cinquanta e Sessanta di Istituti di ricerca universitari e di Centri di Studio del CNR , promotore di una nuova Politica della Ricerca scientifica italiana - la cui opera scientifica e la Sua scuola italiana di Strutturistica Chimica, Chimica-Farmaceutica, di Chimica Nucleare e Radiochimica, di Radiobiochimica, ha formato un consistente numero di studiosi ed eminenti ricercatori italiani noti, a livello internazionale, per le loro significative ricerche scientifiche.
Grazie ai suoi contenuti originali - costituiti da documentazione e da immagini di strumenti scientifici, già in uso nei Centri di Studio diretti dal Prof. Giacomello (oggi patrimonio museale) - il Cd-Rom presentato consente una visita virtuale di sicuro interesse storico-scientifico.

Un dosimetro a termoluminescenza (TLD), basicamente un solido cristallino isolante, ha la proprieta' di emettere luce visibile quando sia riscaldato dopo averlo esposto ad una radiazione ionizzante. L'effetto della radiazione ionizzante nel cristallo e' quello di produrre elettroni liberi, alcuni dei quali possono essere catturati da atomi di impurezza o da altri difetti presenti nel reticolo cristallino del solido. Tali difetti sono comunemente chiamati trappole e gli elettroni catturati in essi vi possono permanere per tempi piu' o meno lunghi. Quando il cristallo e' riscaldato, gli elettroni intrappolati acquistano una energia sufficiente per uscire dalle trappole e ritornare nelle loro posizioni originarie: questo processo produce un'emissione di luce. Nel linguaggio tecnico usuale tale emissione luminosa viene indicata con il termine inglese "glow curve". Una glow curve e' composta, in genere, da un insieme di picchi ed ogni picco corrisponde ad un ben determinato livello di intrappolamento.

La TL risulta utile per la realizzazione di dosimetri di largo impiego e a costi relativamente bassi. I rivelatori a TL possono rivelare particelle alfa e beta, radiazione gamma ed X, neutroni e ioni pesanti. I settori di applicazione possono essere elencati come segue:

  • Settore della radioprotezione, sia per il personale professionalmente che occasionalmente esposto, che per la dosimetria clinica, sia terapeutica che diagnostica
  • Dosimetria ambientale
  • Agricoltura
  • Industria
  • Datazione archeologica

Vediamo ora brevemente i vari settori ove si possa applicare la dosimetria a termoluminescenza.
L'uso dei dosimetri TL nel settore della radioprotezione e della dosimetria ambientale, in luogo del ben noto film dosimetrico, e' di particolare efficacia per i seguenti motivi:

  • sono materiali solidi e di piccole dimensioni (per esempio 4x4 mm e meno di 1 mm di spessore)
  • alcuni materiali TL sono equivalenti al tessuto, ovvero rispondono alla radiazione ionizzante nello stesso modo del tessuto biologico
  • la risposta TL (lettura) e' indipendentedall'angolo di incidenza della radiazione come dal rateo di dose ed e' lineare in un'ampia zona di dose assorbita, da pochi mGy a decine di Gy
  • la perdita di informazione a temperatura ambiente, a causa di un lungo intervallo di tempo tra irraggiamento e lettura (fading), e' trascurabile in molti materiali TL di uso comune
  • il sistema dosimetrico di lettura dei dosimetri puo' essere automatizzato

Per i detti motivi, la dosimetria a termoluminescenza puo' essere usata nel campo della dosimetria personale, da tutti coloro che operano in ambienti ove sia necessario un controllo periodico della dose assorbita: reattori di ricerca, centrali nucleari, acceleratori di particelle, laboratori ove si usino macchine a raggi X e sorgenti radioattive. Analogamente sono utilizzati per il monitoraggio della dose ambientale negli ambienti sopra citati, come per il monitoraggio della dose ambientale naturale dovuta alla radiazione cosmica e dei terreni.

Nell'ambito clinico, i TLD possono essere usati come dispositivi per la misura della radiazione in uscita dalle macchine usate in diagnostica ed in terapia; per la misura della distribuzione di dose in siti tumorali con l'aiuto di fantocci antropomorfi; per misure in vivo sul paziente, sia nel caso di dosimetria esterna che endocavitaria. Sia in diagnostica come in terapia, i TLD sono utilissimi per la misura della dose alle gonadi.

La dosimetria a termoluminescenza trova applicazione anche nel settore agricolo ed industriale: esempi tipici sono la preservazione dei cibi, la sterilizzazione di semi e di strumentazione medica.

Un settore di grande interesse ma non molto sviluppato e' relativo alle scienze legali. In tale campo, infatti, e' importante implementare e standardizzare metodi di analisi non distruttiva per materiali reperibili nei casi criminali, quali terreni, vetri, ceramiche. La metodica TL puo' qui essere usata come metodo di "esclusione", ovvero confrontando la curva di emissione TL di materiali sospetti con le curve di analoghi materiali provenienti dal sito ove sia stato commesso un crimine.

Un'applicazione veramente innovativa riguarda la datazione archeologica. Alcuni minerali contenuti nelle sostanze costituenti un reperto archeologico hanno proprieta' termoluminescenti. Ad esempio, l'argilla comunemente usata per la manifattura di vasellame ed altro contiene quarzo e feldspati, entrambi termoluminescenti. Queste sostanze si comportano da dosimetri a TL, avendo accumulato per tutto il periodo del loro interramento la dose di radiazione ambientale naturale a cui sono esposti.La quantita' di TL ottenuta in fase di lettura del campione e' quindi direttamente legata alla dose totale ricevuta e quindi anche all'eta' del campione stesso.

Altre applicazioni riguardano la geologia, quali la datazione di rocce e di deposti stratigrafici di materiali geologici, la rivelazione di sostanze radioattive in rocce, l'identificazione di minerali.

Un altro campo di applicazione riguarda lo studio di base della struttura di un cristallo. Negli anni passati si e' sviluppata una formulazione teorica del fenomeno della termoluminescenza, formulazione che ha permesso di ricavare espressioni analitiche, e quindi le metodiche sperimentali necessarie, atte alla determinazione di taluni parametri fisici relativi ai siti di intrappolamento per elettroni, citati all'inizio di questa breve rassegna.

Bibliografia generale

  • A.F.McKinlay: Thermoluminesence Dosimetry. Adam Hilger Ltd., Bristol 1981
  • R.Chen e Y.Kirsh: Analysis of Thermally Stimulated Processes. Pergamon Press 1981
  • S.W.S.McKeever: Thermoluminescence of Solids. Cambridge University Press, 1985
  • K.Mahesh, P.S.Weng e C.Furetta: Thermoluminescence in Solids and Its Applications. Nuclear Technology Publishing, England 1989
  • C.Furetta e P.S.Weng: Operational Thermoluminescence Dosimetry. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 1998
  • C.Furetta: Handbook of Thermoluminescence. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2003

 

Autore: Claudio Furetta & Carlo Sanipoli
Dipartimento di Fisica
Universita' degli Studi di Roma "La Sapienza", Roma (I)

Il dispositivo è stato messo a punto dal Consorzio Crati e dall’Isac-Cnr, in collaborazione con l’Università Tor Vergata di Roma

Individuare gli incendi boschivi tempestivamente e localizzare con precisione il loro punto di innesco. È quanto consente di fare il laser “intelligente” messo a punto, all’interno del progetto Alpi, dal Crati (Consorzio per la ricerca e le applicazioni di tecnologia innovativa), con sede a Rende (Cs), presso  l’Università della Calabria, e dall’Istituto di scienze dell’atmosfera e del clima (Isac) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) di Lamezia Terme (Cz), in  collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria dell’Università Tor Vergata di Roma. Gli incendi boschivi costituiscono una delle più gravi emergenze che l’Europa mediterranea - e il nostro Paese in particolare - si trovano ad affrontare periodicamente. E uno dei problemi principali è costituito dal ritardo che si registra tra l’innesco dell’incendio e il momento dell’intervento da parte delle strutture competenti. Agire nelle prime fasi dello sviluppo delle fiamme ridurrebbe i danni, consentendo inoltre un risparmio di risorse.

 

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