Higgs: chi l'ha visto?

Riprodotto da: http://public.web.cern.ch/public/

Il 2011 si sta concludendo con notizie abbastanza eclatanti che provengono dal mondo della fisica, e siccome anche noi siamo dei fisici, la cosa non può che rallegrarci. Dieci giorni fa, in un'affollatissima conferenza svoltasi al CERN di Ginevra, sono stati infatti presentati dei risultati preliminari che indicherebbero (il condizionale è d'obbligo) l'esistenza di una serie di ``impronte'' lasciate dal bosone di Higgs nei mega-rivelatori dei due principali esperimenti realizzati  sull'acceleratore di particelle LHC, un gigantesco anello sotterraneo lungo circa 27 km. Nonostante la mole dell'apparato sperimentale utilizzato, ricordiamo che queste ricerche hanno a che fare con particelle estremamente piccole, talmente piccole che le nanoparticelle, di cui noi qui nel nostro laboratorio al Museo della Scienza ci occupiamo, appaiono al loro cospetto come dei veri e propri giganti. Se infatti l'unità di misura a cui noi facciamo riferimento è il nanometro, che corrisponde a un miliardesimo di metro, per misurare il raggio dei protoni, ossia delle particelle che vengono accelerate e fatte collidere nell'LHC,  occorre fare uso del femtometro (detto anche più semplicemente Fermi, dal nome del grande fisico italiano del secolo scorso), che è ben un milione di volte più piccolo di un nanometro!

Alla guida di tutti i principali esperimenti in corso al CERN, che coinvolgono migliaia di fisici provenienti da tutto il mondo, vi sono dei fisici italiani. Di questo possiamo andare fieri, dato che la selezione di queste persone avviene in base alle capacità, e non certo al passaporto. Questi fisici sono stati protagonisti martedi scorso di un'altra affollatissima conferenza, intitolata ``Lo strano mondo di LHC'', che questa volta si è tenuta proprio nell'auditorium del Museo della Scienza di Milano.

Sull'importanza che avrebbe una definitiva conferma dell'esistenza del bosone di Higgs, finora ipotizzata sulla base di speculazioni puramente teoriche, rimandiamo il lettore interessato ad altri commenti, ben più autorevoli del nostro, che si possono facilmente reperire in rete. A chi invece, più semplicemente, volesse chiederci se questa particella è stata davvero scoperta oppure no, una risposta possiamo comunque provare a darla. Innanzitutto, occorre precisare che il bosone di Higgs ``in persona'' non sarà in ogni caso possibile guardarlo in volto. La sua vita media è infatti talmente breve che, appena nato, subito si disintegra generando altre particelle assai più comuni di lui, come ad esempio i quattro muoni corrispondenti alle tracce rosse presenti nell'immagine (tutte le altre centinaia di tracce bianche e gialle ignoratele pure, sono altri sottoprodotti della collisione di due protoni, che non interessano alla ricerca in questione).  Proprio rivelando e analizzando queste particelle,  possiamo però sperare di risalire al papà da cui esse sono nate. Il problema è che, ogni qual volta queste particelle vengono osservate, è impossibile  stabilire se sono effettivamente figlie di un bosone di Higgs, oppure se sono state prodotte a seguito di altri processi già noti, che col bosone di Higgs non c'entrano nulla. Che si può fare allora per tirare qualche conclusione da questi complicatissimi (e costosissimi) esperimenti?

Speriamo che la serenità del vostro Natale non verrà guastata, se dovrete trascorrerlo con l'assillo di questa inquietante domanda nella vostra mente. La risposta vi sarà svelata alla prossima puntata...

Cari lettori, un po' di scienza!

Oggi vi parliamo delle misure che ci hanno visti impegnati in queste ultime settimane. Come vi abbiamo già raccontato alcuni dei nostri studi riguardano il Biossido di Titanio (TiO2) strutturato a grani di dimensione nanometrica e depositato in film sottili (circa 200 nm di spessore).

Le applicazioni che ci interessano in questo caso sono quelle di conversione luce-energia dove il vantaggio di questi nano-materiali sta nella maggiore superficie esposta alla luce.

E' facile intuire che poichè si parla di ENERGIA ELETTRICA la capacità di questi film di trasportare la corrente elettrica è fondamentale. La struttura però altamente porosa non aiuta il trasporto elettrico, quindi il suo studio al variare della grandezza dei grani (per meglio dire porosità del film) è di grande interesse (quantomeno per noi ricercatori!!). Bene, questo è esattamente ciò che stiamo facendo e abbiamo scoperto che la presenza di contaminanti organici (in parole più semplici atomi di carbonio con qualche altro elemento attaccato) nei nostri film complica le cose. Siamo quindi alla ricerca di un trattamento per rimuovere i contaminanti senza modificare la struttura del film e le misure che vi mostriamo fanno vedere l'effetto del trattamento con luce UV e del riscaldamento. Le misure riportano lo spettro di assorbimento della luce infrarossa da parte del film e sono da noi utilizzate per monitorare la presenza di contaminanti organici.

Tutto chiaro? Se avete domande o curiosità a riguardo ci trovate al Museo nei prossimi giorni di ponte. Per i dettagli delle nostre attività vi rimandiamo come sempre al sito del Museo.

Tutti invitati al convegno

Vi segnaliamo un importante convegno sul tema Nanotecnologie e Salute organizzato da Università di Milano e Museo in programma per Giovedì 6 ottobre. Il programma è ricco e vede tra gli speaker il nostro professore Paolo Milani in rappresentanza del mondo della ricerca, Gianluigi Forloni presidente comitato scientifico di Legambiente per industria e società , Giovanni Caprara, Andrea Cerroni  e Maria Xanthoudaki per la parte di comunicazione. Al termine del convegno sarà possibile dialogare con noi ricercatori e visitare l'area e il laboratorio. La partecipazione è libera e gratuita. Vi aspettiamo!
Scarica il programma

Grande entusiasmo per le nanotecnologie (e per i neutrini)

Cari amici,
un grosso grazie innanzitutto a tutti i numerosissimi visitatori che sabato scorso si sono soffermati presso il nostro laboratorio nanotecnologico durante la serata a porte aperte del museo della scienza. Il loro entusiasmo e la loro vivace curosità ci stimolano a proseguire col massimo impegno (almeno fin tanto che ci sarà concesso...) la nostra opera non solo di ricercatori, ma anche di comunicatori scientifici, che stiamo svolgendo presso il museo.

Per restare in tema di comunicazione scientifica, la scorsa settimana tutti i mezzi d'informazione di massa hanno giustamente dato risalto alla sorprendente notizia di un superamento della velocità della luce, che sarebbe stato rilevato da un esperimento sui neutrini in corso tra il CERN di Ginevra e i Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Naturalmente, prima di trarre delle conclusioni, e magari di rimettere in discussione la teoria della relatività ristretta di Einstein e Poincaré (la cui importanza per la nostra comprensione del mondo fisico non ne risulterà in ogni caso minimamete scalfita, quand'anche dovesse risultare necessario apportarvi delle correzioni) occorrerà verificare la correttezza di questo risultato sperimentale, che è basato su misure estremamente sofisticate, e che ha rilevato una velocità apparentemente superiore a quella della luce di solo 20 parti su un milione.

Sul piano della divulgazione mediatica dell'evento, noi vorremmo però sottolineare il notevolissimo contributo che è stato fornito dal Ministro dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca del nostro governo. Con un comunicato divenuto ormai celebre, e che sicuramente è stato appositamente formulato ad arte, il Ministro ha infatti attirato l'attenzione su una delle proprietà più strabilianti dei neutrini, che sicuramente era sfuggita a una larghissima frazione del pubblico delle televisioni, dei giornali e di internet. Senza bisogno di alcun tunnel, queste particelle sono infatti capaci di transitare in meno di tre millesimi di secondo dal CERN al Gran Sasso muovendosi perfettamente in linea retta per circa 730 km. Tenendo conto della rotondità della Terra, ciò significa che essi attraversano imperturbati un pezzo di crosta terrestre, raggiungendo profondità in certi punti superiori a 11 km rispetto alla superficie terrestre. Ciò è dovuto al fatto che queste particelle interagiscono in modo estremamente debole con la materia. Pensate che la stragrande maggioranza dei neutrini provenienti dal Sole attraversano la Terra da parte a parte come se niente fosse! Potete quindi immaginare come deve essere difficile realizzare dei rivelatori che siano in grado di registrare l'arrivo di queste sfuggenti particelle. Eppure i fisici, come ad esempio quelli dei laboratori del Gran Sasso, ma anche parecchi altri prima di loro, ci sono riusciti.

Se poi, alle fantomatiche proprietà di queste particelle, bisognerà aggiungere anche quella di viaggiare più velocemente della luce, saranno i risultati degli esperimenti dei prossimi anni a confermarlo oppure a smentirlo. Il metodo scientifico richiede infatti che nessuna teoria debba essere considerata intoccabile, ma anche che qualunque nuovo risultato debba essere sottoposto a una severissima verifica prima di essere riconosciuto come vero.

Incontrare la Scienza

Vi segnaliamo alcuni appuntamenti interessanti per incontrare la scienza da segnare sulle vostre agende oltre ad un video carino realizzato per l'occasione dai colleghi di Frascati:

- Notte Europea dei Ricercatori 2011: visite guidate, spettacoli, esperimenti, giochi, incontri, exhibits, dibattiti, in un grande fermento di pubblico e di addetti ai lavori. Per aprire a tutti le porte della ricerca e per incidere nella realtà il segno indelebile della scienza. Il 23 settembre 2011 la comunità scientifica scenderà in campo per parlare al pubblico con un linguaggio comprensibile a tutti.
Per info vai sul sito http://www.frascatiscienza.it/ e http://www.nottericercatori.it/

- Open Day 2011: Sabato 24 settembre 2011 il Museo presenta la nuova stagione di attività a visitatori, giornalisti e insegnanti con l’Open Day. Dalle 20.00 alle 23.30 il Museo vi invita a trascorrere una serata di apertura straordinaria gratuita con attività nei laboratori interattivi, visite alle sezioni storiche, spettacoli di teatro scientifico, musica e tanto divertimento. Ci troverete all'opera presso il laboratorio.. passateci a trovare! Info: http://www.museoscienza.org/news/dettaglio.asp?idnotizia=648&archivio=no

Bentornati!

Si riparte. Durante l'estate abbiamo programmato una serie di nuove misure da cui ci attendiamo risultati interessanti e di cui contiamo di parlarvi al più presto. Dopo la pausa estiva riprendiamo inoltre contatto col nostro pubblico. Le attività di comunicazione dell'area nanotecnologie sono iniziate e da oggi si riaccendono le luci del blog. A breve tante novità sul nostro lavoro e su i prossimi appuntamenti che ci vedranno coinvolti qui al Museo.

Sulle spalle dei giganti

Vi scriviamo da Berlino dove ci troviamo per una importante conferenza in onore del grande scienziato Heinz Gerischer. Seduti con noi nella sala ci sono alcuni dei nomi più importanti dell'elettrochimica degli ultimi 50 anni. Abbiamo avuto inoltre l'onore di incontrare direttamente il premio Nobel per la chimica Gerhard Ertl che ha svolto qui la parte più importante della sua carriera scientifica. Gli abbiamo raccontato del nostro blog e ci ha concesso una foto!

Rientro alla base

Avete presente cosa significhi trovarsi in un confortevole e attrezzatissimo villaggio turistico, in una località da sogno, con condizioni meteorologiche ideali per una vacanza, e passare le giornate chiusi in una sala ascoltando un signore che parla di astrusi calcoli o complicate misure davanti a un proiettore? Se la risposta è si, probabilmente è capitato anche a voi di partecipare a un congresso, come hanno fatto Luca e Massimo la scorsa settimana. Si tratta indubbiamente di occasioni utilissime per scambiare esperienze e punti di vista con colleghi di ogni parte del mondo, e a dire il vero di solito i partecipanti riescono comunque ad approfittarne anche per godere di qualche prezioso momento di relax.

Luca a Ostuni ha frequentato una scuola sull'impiego di materiali nanostrutturati per applicazioni nel campo dell'energia sostenibile. Ora che il referendum ha escluso la costruzione di centrali nucleari in Italia, speriamo che questi argomenti siano via via sempre più attuali anche nel nostro paese, e che si possa passare presto dal laboratorio alla vita di tutti i giorni. Alla scuola abbiamo anche presentato un poster sulla caratterizzazione dei film di carbonio nanostrutturato di cui vi abbiamo parlato nei nostri post precedenti.

Massimo a Otranto ha partecipato a un congresso su particolari procedimenti matematici applicati a svariati problemi di fisica. C'è stato qualcuno, ad esempio, che ha riempito pagine di equazioni per spiegare nei minimi dettagli i comportamenti degli oggetti mostrati nei due video: il Tippe Top (la trottola che si capovolge) e il Rattleback (la barretta che a un certo punto si mette a ruotare all'indietro). Le equazioni ve le risparmiamo: anche se uno non le conosce, questi oggetti sembrano molto divertenti, non vi pare?

Adesso Luca e Massimo sono rientrati nella routine della loro attività al museo, ma possiamo già preannunciarvi che presto su questo blog avremo altri interessanti viaggi da raccontarvi...

Movimento di cariche e di ricercatori

Misure di spettroscopia di impedenza di un elettrodo nanoporoso di biossido di titanio coinvolto in un prototipo di cella foto-elletrochimica. I cerchi blu sono i punti sperimentali e la linea rossa è la risposta del circuito che abbiamo utilizzato per simulare i dati e ricavare i valori di capacità e resistenza dei singoli componenti. Il modello utilizzato è riportato in figura.

Scusateci il silenzio ma siamo stati impegnati con alcune misure e con la preparazione di materiale per due conferenze. Al momento infatti il laboratorio è utilizzato soltanto da me perchè Luca e Massimo sono impegnati in due conferenze riguardanti Nanostructured Hybrid Materials for Energy Conversion and Storage e Symmetry and Perturbation Theory 2011 entrambe organizzate in Puglia.
Le misure che ci stanno occupando queste settimane riguardano l'analisi dell'impedenza complessa di un elettrodo nanoporoso di biossido di titanio coinvolto in un prototipo di cella foto-elettrochimica. Vogliamo cioè misurare la resistenza complessa che le cariche risentono nel muoversi attraverso la spugna nanometrica di semiconduttore (biossido di titanio) per raggiungere l'elettrodo esterno. Una volta eseguita la misura il "gioco" sta nel trovare il modello circuitale opportuno che simula al meglio i dati sperimentali e descrive i fenomeni chimico-fisici coinvolti nel processo. Buon divertimento!
 

Da oggi siamo in tre

Diamo il benvenuto a Massimo Marino, nuovo ricercatore che si è aggiunto al gruppo dei "nanotecnologi in vetrina". Riportiamo di seguito una sua breve presentazione dedicata ai nostri lettori:

"Sono un fisico a cui non dispiace occuparsi anche di cose assai diverse tra loro. Nella mia vita ho provato ad avere a che fare con un po' di tutto, dalla fisica matematica agli acceleratori di particelle. Ma fare il fisico da museo è sicuramente la mia esperienza più originale. Qui mi sto occupando principalmente dell'analisi dei risultati delle misure elettrochimiche che vengono svolte in questo laboratorio."

Ci teniamo inoltre a segnalare la ripresa della trasmissione radiofonica-web Buco Nero di RadioBue, il programma di divulgazione scientifica curato dagli studenti del Master in Comunicazione della Scienza dell'Università di Padova che va in onda ogni giovedì alle 18.30. Ci hanno intervistato per parlare di nanotecnologie.

E luce fu!

http://www.ciaf-milano.com/

Questa settimana l'abbiamo passata al buio.

Dopo le deposizioni passiamo alle caratterizzazioni. Questa settimana ci siamo occupati di analizzare i campioni da poco depositati per verificarne la loro composizione e struttura cristallina. Abbiamo passato buona parte dei giorni scorsi al buio circondati da luce laser e in attesa dei segnali provenienti dai nostri campioni sotto indagine.

Caratterizzare un campione vuol dire andarne a studiare le sue proprietà chimico-fisiche. Al buio ed eccitando con luce laser abbiamo analizzato la luce ri-emessa dai nostri film tramite spettroscopia Raman, una tecnica non invasiva e non distruttiva che fornisce un'"impronta digitale" del materiale in esame attraverso lo studio dell'interazione tra luce (eccitazione) e materia (campione). Gli spettri ottenuti (uno di esempio lo rimportiamo qua a fianco) confermano la presenza di carbonio in forma grafitica. Settimana prossima analizzeremo queste misure più in dettaglio per scoprire ancora di più.

Se siete incusioriti e volete qualche dettaglio in più ci trovate domani e dopo domani qui al Museo con le attività  sulle Nanotecnologie. Per maggiori dettagli e gli orari delle attività visita la pagina del Museo.

Professione ricercatore

"Voi di lavoro cosa fate?" e "Vi pagano?"

Questa settimana ci è stato chiesto due volte da giovani delle scuole superiori e non sono le prime dall'inizio del progetto. Ci siamo quindi più volte chiesti il perchè di questa domanda e rimaniamo sempre sorpresi che la percezione della ricerca scientifica nelle persone (quantomeno in italia) sia così distorta. La spiegazione che ci siamo dati è legata alla percezione delle ricerca unicamente come passione e non come reale professione. Questo ci sembra in sintonia con la considerazione che il nostro paese riserva alla ricerca scientifica.

Cosa ne pensate?

Pronti per le misure

eccoli qui...appena sfornati!
quelli che vedete nella foto sono due vetrini su cui nei giorni scorsi abbiamo depositato uno strato di carbonio nanostrutturato (che nella foto è individuabile come l'area quadrata più interna). Il colore diverso dipende dal diverso spessore e quindi dalla diversa quantità di carbonio depositata sui due vetrini. Il campione di destra ha uno spessore di carbonio doppio rispetto al campione di sinistra.
L'obbiettivo dei prossimi giorni è studiarne alcune proprietà, come ad esempio la densità, la rugosità, la porosità e l'area superficiale.
Vi faremo sapere appena possibile!


nel frattempo
Buona Pasqua!!

Zzzz, scrunch, trak: rumori da laboratorio

Questa settimana, cari lettori, vi scriviamo dai laboratori universitari del CIMAINA siti presso il Dipartimento di Fisica in via Celoria 16 a Milano. In particolare ci troviamo tra le macchine di deposizione del gruppo Getti Molecolari (http://www.lgm-lab.com/) e da qualche giorno siamo alle prese con deposizioni di carbonio nanostrutturato. Depositare materiali nanostrutturati significa, concretamente, lavorare con pompe e macchine per il vuoto, smontare/pulire/montare sorgenti dove si generano plasmi molto intensi, sincronizzare getti di gas (come elio, azoto o argon) con forti scariche elettriche, verificare l'allineamento dei fasci di nanoparticelle con il substrato che si vuole ricoprire e infine (quando tutto funziona come si vuole) dare il via alle deposizioni e monitorare nel tempo tutto ciò che avviene. Per chi fosse interessato a maggiori dettagli ecco una breve descrizione delle tecnica disponibile nei nostri laboratori: http://www.lgm-lab.com/research/scbd/scbd.html
La preparazione dei macchinari sta richiedendo qualche giorno di lavoro in più del previsto ma a breve inizieremo con questa nuova campagna. Vi terremo aggiornati!!

Vi aspettiamo al Museo

Domani (Sabato 2) e dopodomani (Domenica 3) saremo al Museo con le attività dell'area Nanotecnologie. Vi aspettiamo con le vostre domande e curiosità per raccontarci e confrontarci. Non mancheranno le attività per "toccare con mano" il nanomondo, scoprirne i suoi segreti e meravigliarsi delle sue sorprese. 

Spugne nanometriche

Figura: A sinistra è riportata un'immagine AFM della superficie di un deposito di ossido di titanio, l'area di scansione da cui è stata ricustruita l'immagine è di 2 micrometri quadri. La scala delle altezze è compresa tra 0 e 50 nm. A destra è riportata la foto di una comune spugna per pulizie domestiche. Non sembrano assomigliarsi?

 

I materiali nanostrutturati studiati in questo laboratorio hanno le sembianze di vere e proprie spugne. In figura riportiamo un'immagine acquisita di recente nei nostri laboratori universitari con un microscopio a forza atomica (AFM). E' un'immagine che ricostruisce la superficie esposta da uno strato di ossido di titanio spesso 400 nanometri depositato su di un substrato di silicio.

Come si può osservare la superifcie esposta è caratterizzata da buchi e protuberanze ed e' quindi notevolmente più elevata di quanto sarebbe nel caso di un deposito piatto. Questa enorme superficie può essere un grosso vantaggio nel caso in cui si vogliano studiare o sfruttare i processi che avvengono all'interfaccia tra il nostro materiale (in questo caso l'ossido di titanio) e un mezzo differente (aria, luce, acqua, gas). Nella vita di tutti i giorni sfruttiamo inconsapevolmente questo concetto quando scegliamo una spugna per rimuovere lo sporco, proprio perchè è tanta la superficie libera a cui lo sporco può attaccarsi. Anche in campo energetico molti sono i dispositivi in cui si utilizzano materiali caratterizzati da questa proprietà: un esempio sono le batterie al litio dei nostri cellulari e computer.

Viva la scuola

Il post di questa settimana lo dedichiamo alle scuole e in particolare alle classi che sono passate a trovarci in questi giorni. Abbiamo incontrato studenti di scuole superiori di Rimini e Siena in visita al Museo e che ci hanno “disturbato”: siamo rimasti sorpresi dalla preparazione di questi giovani sui temi discussi riguardanti le nanotecnologie, evidentemente gia' accennati nelle loro classi.

Con loro abbiamo parlato di spugne e pagliette nanometriche e di quali vantaggi possono darci per la vita di tutti i giorni. Secondo voi come sarebbe possibile realizzarle? E per cosa le usereste? 

Complimenti quindi a questi studenti e soprattutto ai loro professori!

Questioni di dimensione

 

Dopo un fine settimana pieno di nanotecnologie qui al Museo, torniamo sul web ed iniziamo col parlare dei fondamenti del nostro lavoro.

Il prefisso 'nano' (nano-tecnologia, nano-scienza, nano-metro) è fratello di altri prefissi più conosciuti come ad esempio 'micro', 'chilo' e 'mega'. Ognuno di questi prefissi indica una frazione o un multiplo dell'unità e il compito di 'nano' è quello di indicarne la miliardesima parte. Se la nostra unità è il metro ecco che il prefisso 'nano' ci porta a dimensioni dell'ordine del miliardesimo di metro, milionesimo di millimetro o più semplicemente nanometro. Nella definizione più ristretta chi si occupa di nanotecnologia o nanoscienza studia e manipola materiali o sistemi che hanno almeno una dimensione compresa tra 1 e 100 nanometri. A questa scala si osservano fenomeni  apparentemente trascurabili su scala più grande e le proprietà della materia sembrano cambiare unicamente per effetto delle dimensioni ridotte.

Tra i materiali che meglio rappresentano le potenzialità applicative delle nanotecnologie i materiali nanostrutturati occupano un ruolo fondamentale: sono l’oggetto delle nostre ricerche e ve ne parleremo nei prossimi post.

Benvenuti!!

Il laboratorio del CIMaINa allestito presso il Museo della Scienza e della Tecnologia "Leonardo Da Vinci" di Milano compie un anno!

Per questa occasione si aggiunge uno strumento a quelli già esistenti per incentivare la comunicazione col pubblico e per parlare di ricerca e nanotecnologie. Vorremmo che questo spazio fosse per noi un posto dove poter raccontare le sorprese e le fatiche del nostro lavoro in modo semplice, informale e veloce; per voi una fotografia aggiornata di questo laboratorio per curiosare sul nostro lavorare e per dialogare con noi direttamente.

Vi aspettiamo direttamente al Museo questo fine settimana per partecipare alle attività legate al laboratorio e su questo blog con i prossimi aggiornamenti.

Nanofono sta per partire!

Questo fine settimana, 5 e 6 marzo 2011, il blog prenderà vita.

Tornate a visitarci!