avventuraavventura delladella mentemente

La La FisicaFisica,,

P. BernardiniDipartimento di FisicaUniversità di Lecce

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processo circolareprocessoprocesso circolarecircolare

Galileo Galileo GalileiGalilei (1564 (1564 -- 1642)1642)

e e ilil metodometodo scientifico scientifico modernomoderno

1. Osservazione e riproduzione in “laboratorio” dei fenomeni

2. Loro descrizione quantitativa / Elaborazione di una teoria

3. Predizione quantitativa di nuovi fenomeni osservabili

4. Verifica sperimentale (successo o fallimento della teoria)

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Sintesi del seminario

� La luce, ovvero …più veloce non si può !

� L’enigmatica DaMa ele stelle di periferia

� Due culture ?

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PiPiùù veloceveloce non non sisi puòpuò ......

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Alla ricerca del vento di etere

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sorgenteluminosa

specchio

specchiocannocchiale

separatoredi fascio

Esperimento di Michelson e Morley (1887)

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Si vuole osservarelo spostamento ∆∆∆∆ndelle frange

� L’etere luminifero non esiste

� La velocità della luce nel vuoto ( c = 300 mila km/s ) non dipende dal sistema di riferimento

Terra in movimento (velocità = 30 km/s) nell’etere immobile

∆∆∆∆n = 0.40

∆∆∆∆n = 0.01 Misura compatibile con 0 entro l’errore

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Einstein ela relatività ristretta (1905)

1. Tutti i sistemi di riferimentoinerziali sono equivalenti rispettoalle leggi della fisica

2. La velocità della luce nel vuotoha sempre lo stesso valore(c = 300 000 km/s)

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Gedanken Experiment (osservatore A)

i segnali luminosi, emessi

simultaneamente,raggiungono

simultaneamente i due rivelatori

A

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Gedanken Experiment (osservatore B)

i segnali luminosisono emessi

simultaneamente,il rivelatore di sinistra viene

raggiunto prima di quello di destraB

V V V

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( )AAB tVx γx +=

AB yy =

AB z z =

tVxx AB +=

AB yy =

AB z z =

trasformazioni di Lorentztrasformazioni galileiane

+=2

AAB c

xV t γt

cV

1

1 γ

2

2

−=dove

Il tem

po non

ha pi

Il tem

po non

ha pi

ùù

valore

assol

uto

valore

assol

uto

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Conseguenza :

gli orologi in movimento rallentano rispetto a quelli a riposo

Paradosso dei gemelliParadosso dei gemelli

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Sciame innescatodai raggi cosmici

Decadimentodel muone

rivelatore ascintillazione

v ≅ ≅ ≅ ≅ c

B. Rossi, D.B. Hall 1941

Esperimento sul tempodi vita dei muoni

I muoni sono i gemelli

� Alcuni vengono fermatia 2000 m di quota

� Altri continuano a viaggiarealla velocità della luce

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Tempo necessario per arrivareal livello del mare : 6.5 µµµµs

Risultato coerente con la relativitRisultato coerente con la relativitàà ristrettaristrettaPer lPer l’’orologio dei muoni in volo sono trascorsiorologio dei muoni in volo sono trascorsi

0.7 0.7 µµµµµµµµss

Al livello del maremisurati 400 muoni/ora

6688

171777

363666

626255

999944

14514533

22922922

37337311

56856800

SopravvivenzaSopravvivenza

(muoni/ora)(muoni/ora)Tempo Tempo ((µµs)s)

misure a 2000 m di quotamisure a 2000 m di quota

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La La DamaDama eele le stellestelle didi periferiaperiferia

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r

r

GMv =

Keplero Newton

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I dati sperimentali si spieganoipotizzando l’esistenza di unalone di materia non visibile

DArk DArk MAtterMAttercirca 97% della materia totalecirca 97% della materia totale

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Alla ricerca di oggetti massivicome Lenti Gravitazionali

osservazione dell’aumentodi luminosità di una stella

la gravità piegai raggi luminosi

MACHO (MAssive Compact Halo Objects)

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Neutrini massivi

WIMPs

Buchi neri primordiali

Materia ordinaria(protoni, neutroni ...)

Corpi celesti (Macho)

Buchi neri

Materia non barionica

Materia visibile

3 %

80 %

17 %

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Laboratori SotterraneiLaboratori Sotterraneidel Gran Sassodel Gran Sasso

EsperimentoEsperimento DAMADAMA

χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χχ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ χ20/29

OsservatoOsservatoun un segnalesegnalestagionalestagionale

La La ricercaricercadelladella DarkDarkMatterMattercontinua ...continua ...

1 anno

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Differenze nel linguaggio,nelle metodologie ed

anche nelle finalità

Due culture ?Due culture ?

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In Italia scuola e cultura sono ancora condizionate dallacontroversia tra Benedetto Croce e Giovanni Gentile, dauna parte, e Federigo Enriques, dall’altra

La contesa si sviluppò sul riconoscimento del

valore culturale della scienza23/29

fatti non foste a viver come bruti, fatti non foste a viver come bruti, ma per seguir ma per seguir virtutevirtute e e canoscenzacanoscenza

EE’’ giustogiustodistinguere due culture ?distinguere due culture ?

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I I premipremi Nobel Nobel italianiitaliani

� Letteratura 6� Fisica 5� Medicina 5� Chimica 1� Economia 1� Pace 1

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GliGli italianiitaliani e e ilil premiopremio Nobel per la Nobel per la fisicafisica

E. Fermi E. Fermi nelnel 19381938per la per la radioattivitradioattivitàà artificialeartificiale

indottaindotta dada neutronineutroni

E. E. SegSegrè nelnel 1959 per la 1959 per la scopertascopertadelldell’’antiprotoneantiprotone

C. Rubbia C. Rubbia nelnel 19841984per la per la rivelazionerivelazione delledelle particelleparticellemediatricimediatrici delldell’’interazioneinterazione deboledebole

G. Marconi G. Marconi nelnel 19001900per la per la telegrafiatelegrafia senzasenza filifili

R. R. GiacconiGiacconi nelnel 2002 per le 2002 per le scopertescopertenelnel campo campo delldell’’astronomiaastronomia XX

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La ricerca scientifica …

… è fantasia

… elabora nuovi linguaggi

… mette in discussione teoriegeneralmente condivise

… accetta le sfide tecnologiche econoscitive più ardue

… è motivata più dalla curiosità intellettualeche non dalla ricerca di applicazioni pratiche27/29

t

B1E

∂∂−=∧∇

c

amF =

( ) 0 Ψ mγ µµ =+∂

2mcE =

0STOT ≥∆29/29