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wpe3.jpg (4191 byte)  Aristotele

Ipotizzava che la terra avesse forma sferica anziché piatta: arrivò a questa conclusione osservando che la terra durante le eclissi proietta sulla luna un'ombra circolare, e ragionando sul cambiamento di posizione delle stelle viste da luoghi diversi.

Riteneva inoltre che l'universo fosse sferico e finito: esso era concepito come un insieme di 55 sfere concentriche contenute l'una nell'altra e materialmente imperniate l'una sull'altra.

Per lui inoltre il mondo celeste è nettamente diviso dal mondo terrestre. Il primo, costituito dal quinto elemento("etere"),è sottratto alla nascita, alla morte e a qualsiasi mutamento, è esente da ogni fattore di disordine ed è caratterizzato da un moto circolare sempre identico a se stesso; il mondo terrestre , invece è costituito da 4 elementi("terra, acqua, fuoco, aria"),che si trasformano l'uno nell'altro e si mescolano formando composti destinati a nascere e a perire.

La terra tende verso il basso e il fuoco verso l'alto: tra questi due elementi si inserisce l'acqua ,che tende anch'essa verso il basso , ma meno della terra , e l'aria che tende verso l'alto come il fuoco ma in misura minore.

Una pietra gettata in acqua affonda perché l'elemento preponderante nella pietra è la terra , che tende più in basso .

I quattro elementi formano altrettante sfere che rappresentano i luoghi naturali verso cui ciascuno degli elementi tende , se è libero di muoversi.

Aristotele crede che per mantenere in moto un corpo con una certa velocità sia necessaria una forza , che forze costanti determinino velocità costanti, che la forza applicata ad un corpo sia proporzionale alla velocità che il corpo acquista e che la velocità sia inversamente proporzionale alla massa del corpo

Infatti nel suo trattato Fusich dice:

"Se adunque il motore A ha mosso B lungo uno spazio C in un tempo D , allora nello stesso tempo la stessa forza A muoverà ½ B per uno spazio doppio di C , ed in ½ D muoverà ½ B per l'intero spazio C"

Che l'effetto di una forza sia per Aristotele una velocità lo si può dedurre anche da questo brano :

"Se un certo peso percorre uno spazio in un certo tempo , un peso maggiore percorrerà lo stesso spazio in un tempo più breve , e il rapporto che hanno tra loro i due pesi sarà anche quello che avranno tra loro i due tempi : per esempio se la metà peso copre una distanza in un tempo x, l'intero peso la coprirà in ½ x"

Aristotele aveva commesso molti errori perché tratto in inganno dal senso comune : ma la sua fisica imperò per 2.000 anni grazie ai suoi seguaci che considerarono la concezione aristotelica dell'universo come una verità assoluta e non modificabile : "Ipse dixit"

wpe4.jpg (3824 byte) Aristarco

Filosofo, astronomo e matematico greco. Discepolo di Stratone di Lampsaco, ebbe, con Eraclide Pontico, il grande merito di avere tra i primi sostenuto la teoria eliocentrica del sistema solare, spiegando con l'inclinazione dell'asse di rotazione della terra le variazioni delle stagioni.La dottrina di Aristarco,contraria non solo a certe credenze religiose ma anche alla teoria dei luoghi sostenuta da Aristotele, incontrò una decisa opposizione;lo stesso Aristarco pose comunque un fondamento geocentrico al trattato che lo rese celebre, ed è l'unico giunto sino a noi, SULLE DIMENSIONI E DISTANZE DEL SOLE E DELLA LUNA, in cui descrive il primo tentativo di misurare le distanze relative del sole e della luna dalla terra usando metodi geocentrici che, pur teoricamente esatti, in pratica fornirono dei valori molto inferiori a quelli reali per la mancanza di strumenti adeguati. Aristarco determinò anche, con relativa precisione, il valore della parallasse solare.

wpe5.jpg (4241 byte) Eratostene

Nacque a Cirene e mise a punto un nuovo metodo geometrico per misurare la circonferenza della terra.Riteneva Siene (l'attuale Assian)e Alessandria poste sullo stesso meridiano.In realtà Assian si trova spostata di 3° verso est, rispetto al meridiano che passa per Alessandria.

Sapeva che a Siene a mezzodì del giorno del solstizio d'estate (21 giugno) il sole si vedeva riflesso nell'acqua dei pozzi e quindi doveva essere alto allo zenit. 

Misurò allora, per mezzo dell'ombra dello gnomone, l'inclinazione che,alla stessa ora dello stesso giorno,i raggi del sole avevano ad Alessandria e trovò che l'arco di meridiano tra i due punti era di 7 1\5° cioè 1\50 di meridiano.

Poichè d'altra parte i funzionari dei Tolomei gli poterono dare la distanza tra i due punti,5.000 stadi, Eratostene,supponendo la terra sferica,computò in 250.000 stadi la lunghezza del meridiano.

Poichè lo stadio, usato nella misura della distanza tra Siene ed Alessandria,corrisponde a 185m, la circonferenza del meridiano risulta di 46.250km,in eccesso,rispetto al vero,di 6.200 km.Nei tre libri di GEOGRAFIKA , Eratostene giustifica la costruzione della sua carta della nostra ecumene (terra abitata)(egli ammetteva l'esistenza di un'altra ecumene agli antipodi e la possibilità di giungere, navigando verso ovest,dalla Spagna all'India)e la illustrava.

Disponeva di un certo numero di dati di latitudini,ma di nessuna longitudine,per cui la sua descrizione riuscì fantastica per le regioni più lontane e per l'Estremo Oriente.Egli calcolava l'estenzione dell'ecumene da sud al circolo polare a nord, a 38000 stadi e dalle coste occidentali dell'Europa,lungo il parallelo:Colonne d'Ercole,Stretto di Messina,Rodi, Catena del Tauro (divisorio dell'ecumene),fino ai confini orientali dell'India,a 78000,cioè a 2/5 della circonferenza del parallelostesso,da lui voluta a 200000 stadi.Divise l'ecumene in 7 zone secondo i paralleli numerati da sud a nord,divise le due parti dell'ecumene a nord e a sud in regioni dette SFRAGHIDES ePLINTIA,numerate da est a ovest, e questa divisione gli fornì i quadri della sua illustrazione geografica.

wpe6.jpg (4258 byte) Tolomeo

E' l'autore della maggiore opera di astronomia dell'antichità,

il"Megale mathematikh suntaxiV teV astronomiaV (Grande sintassi

matematica della astronomia) denominato poi"Almagesto"dai traduttori latini medievali;in quest'opera portò alla massima perfezione formale il sistema geocentrico,noto anche come "tolemaico", nel quale la Terra viene collocata al centro dell'universo.Si susseguono,nell'ordine: Luna,Mercurio,Venere,Sole,Marte,Giove,Saturno.

Compilò inoltre un importante catalogo stellare.

wpe7.jpg (14222 byte) Archimede

Per tutta l'Età Ellenistica Alessandria rimase il centro degli studi matematici , ma il più grande matematico di quell'Età, Archimede , non era nato ad Alessandria .

Forse Archimede studiò ad Alessandria per un certo periodo di tempo, sotto la guida dei discepoli di Euclide , tuttavia visse e morì a Siracusa .

Durante la II guerra punica ,la città di Siracusa venne coinvolta nel conflitto tra Roma e Cartagine ed essendosi schierata dalla parte di quest'ultima venne assediata dai romani dal 214 al 212 a.C.

Si dice che durante l'assedio Archimede abbia inventato ingegnose macchine da guerra per tenere lontano il nemico: catapulte ,dispositivi per sollevare navi , sviluppare incendi .

Alla fine però Siracusa cadde nelle mani dei romani e durante il saccheggio della città Archimede venne trucidato da un soldato romano , nonostante Marcello avesse dato ordini di salvare la vita del matematico.

Poiché Archimede aveva 75 anni all'epoca , si deduce che era nato intorno al 287 a.C.

Suo padre era un astronomo ed anche Archimede si fece una certa fama nel campo dell'astronomia.

Archimede non fu il primo a far uso della leva e nemmeno il primo a formularne il principio generale . Alcuni scritti aristotelici contengono il principio secondo cui due pesi posti su di una bilancia si fanno equilibrio quando sono inversamente proporzionali alle rispettive distanze dal fulcro.

Gli studi di Archimede sul principio della leva fanno parte del suo trattato , in due libri "Sull'equilibrio dei piani "questo non è il più antico libro esistente su quella che potremmo chiamare scienza fisica , infatti Aristotele , circa un secolo prima , aveva pubblicata un'opera molto nota in 8 libri , intitolata "Fisica "

Ma mentre il metodo di Aristotele era speculativo e non-matematico , quello di Archimede era simile a quello adoperato da Euclide , basato su postulati . Nel trattato in 2 libri" Sui galleggianti" espone il noto principio di Archimede conosciuto a scuola:

 

Lib.1 Prop.5~: Qualsiasi solido più leggero di un fluido, se collocato nel fluido , si immergerà in misura tale che il peso del solido sarà uguale al peso del fluido spostato .

Lib 1 Prop.7~: Un solido più pesante di un fluido , se collocato in esso , discenderà in fondo al fluido e se si peserà il solido nel fluido, risulterà più leggero del suo vero peso e la differenza di peso sarà uguale al peso del fluido spostato.

 

Fu uomo di ingegno anche in geometria.
Nel suo calcolo approssimato del rapporto tra la circonferenza ed il diametro , Archimede dette un'ulteriore prova della sua abilità nel calcolo arrivando a calcolare il perimetro del poligono regolare di 96 lati ed un valore approssimato di p compreso tra 3,1408 e 3,1428 ( Archimede non adoperò mai la notazione p) (Nel trattato Sulla misurazione del cerchio)

Aneddoti

La deduzione matematica del principio che regola il comportamento dei corpi galleggianti fu indubbiamente la scoperta che fece balzar fuori dal bagno il distratto Archimede che corse a casa nudo gridando Eureka ( L'ho trovato )

Può anche darsi che tale principio lo abbia aiutato a verificare l'onestà di un orefice sospettato di aver sostituito con dell'argento loro di una corona, fabbricata per il re Gerone di Siracusa ,amico se non parente di Archimede. La frode fu scoperta confrontando la densità dell'oro dell'argento e della corona , misurando gli spostamenti di acqua quando pesi uguali di ciascuna sostanza vengono immersi uno alla volta in un recipiente colmo d'acqua

Un altro aneddoto riguarda la sua abilità di ingegnere: si racconta che una volta il re Gerone aveva fatto costruire una nave che era troppo pesante per essere varata: ma Archimede , combinando leve e carrucole riuscì nell'impresa.

Un ultimo aneddoto relativo alla nota formula per calcolare il volume della sfera: La proposizione compare nel libro 1 prop.34 del trattato Sulla sfera e sul cilindro

Qualsiasi sfera è uguale a 4 volte il cono che ha la base uguale al cerchio massimo della sfera e l'altezza uguale al raggio della sfera.

Come semplice corollario ne segue il rapporto archimedeo tra i volumi e le aree della sfera e del cilindro circoscritto~

La figura di una sfera inscritta in un cilindro venne effettivamente incisa sulla tomba di Archimede , come sappiamo dalla testimonianza di Cicerone. Quando era questore in Sicilia , l'oratore romano rintracciò la tomba sulla quale era ancora visibile l'incisione e la fece restaurare , ma da allora ne è scomparsa ogni traccia.

wpe8.jpg (5102 byte) Copernico

Astronomo polacco,ideatore della teoria eliocentrica,si occupò inizialmente di studi giuridici a Cracovia nel 1491,continuandoli nel 1496 a Bologna,dove,oltre che ad argomenti legali,si dedicò sotto la guida di Novara anche all'astronomia,osservando direttamente occultazioni di stelle e di altri fenomeni celesti.Nella sua opera maggiore, DE REVOLUTIONIBUS ORBIUM COELESTIUM LIBRI VI, Copernico si oppose alla teoria tolemaica geocentrica allora dominante,e, riprendendo la concezione cosmogonica già formulata nell'antichità da Aristarco e nel tardo Medioevo da Grossatesta,Buridano e Oresme, secondo cui il Sole si trova immobile nel centro dell'universo mentre la Terra e i pianeti,contro l'apparenza ruotano attorno ad esso. Tuttavia,come gli antichi,Copernico ritenne il moto circolare come naturale e caratteristico dei corpi celesti e dovette perciò ammettere un certo numero di epicicli e di deferenti per spiegare la loro traiettoria; Copernico inoltre perseguì una trattazione puramente geometrica e descrittiva dei moti celesti e non fu quindi in grado di dare una risposta esauriente alle obiezioni rivolte alla sua teoria sulla base delle condizioni fisiche o dinamiche di tali moti,difficoltà superate con lo sviluppo della nuova meccanica ad opera di Galileo,Cartesio e Newton.

A Copernico rimane il merito di aver proposto un'interpretazione unitaria e coerente dei dati dedotti dalle osservazioni astronomiche,più semplice di quella antica anche se in contrasto con l'immediata evidenza.

wpe9.jpg (4035 byte)Brahe

Tyge Brahe nasce tre anni dopo la morte di Copernico,nel 1546;astronomo danese scoprì la stella Nova in Cassiopea.

Avuta in dono da Federico II l'isola di Hveen, nello stretto di Copenhagen, vi costruì gli osservatori "URANIBURGUM" e "STELLAEBURGUM" dove lavorò dal 1576 al 1597 assistito da molti allievi tra cui Keplero. Dopo la morte di Federico II, il successore di questo non si comportò da mecenate nei suoi confronti,per questo egli si trasferì a Praga, sotto Rodolfo II, dove chiamò Keplero come suo successore alla carica di matematico imperiale. Nel 1577 studiando il movimento delle comete, riuscì a dimostrare che le sfere cristalline della cosmologia tradizionale, concepite come fisicamente reali e destinate a portare i pianeti, in realtà non esistono;

fece subentrare quindi l'idea di orbite, definite "ovali".

Formulò un nuovo sistema del mondo, in parte eliocentrico in parte geocentrico: il sistema ticonico :la terra, immobile occupa il centro dell'universo, ma attorno a lei ruotano solo la Luna e il Sole,gli altri cinque pianeti ruotano attorno al Sole.

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Soprattutto egli raccolse una messe ingentissima di

osservazioni sulla posizione ed il moto degli astri che

servirono poi a Keplero per la formulazione delle sue leggi.

Passato in Germania e poi in Boemia, elaborò le TAVOLE RUDOLFINE, poi completate da Keplero.

 wpeB.jpg (4609 byte) Galileo

Galileo Galilei (1564-1642)

Gli sforzi di Galileo sono concentrati nei suoi due trattati , entrambi scritti in italiano : il 'Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo' (1632) e i Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze'(1638)

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Il primo era un dialogo tra tre interlocutori intorno ai due sistemi tolemaico e copernicano del mondo ; Salviati , scienziato di professione , Sagredo dilettante curioso ed intelligente e Simplicio ottuso aristotelico.

Nel Dialogo Galileo non nasconde le sue preferenze che lo portarono al processo ed al confino .Durante gli anni del confino lavorò alla sua seconda opera ,usando lo stesso schema di dialogo con gli stessi tre interlocutori

Galileo fu in grado di mostrare che la traiettoria di un proiettile è una parabola . E' straordinario che le sezioni coniche fossero state studiate per quasi 2000 anni prima che due di esse trovassero simultaneamente un'applicazione delle scienze : l'ellisse nell'astronomia e la parabola nella fisica.

Galileo aveva anche studiato la cicloide, la curva descritta da un punto che si muove su di un cerchio che rotola su di un piano orizzontale e cercò di calcolare l'area racchiusa da un arco di tale curva.

Ma riuscì solo a tracciare la curva sulla carta, ritagliare un arco e di pesarlo , concludendo che era di poco inferiore a 3 volte il cerchio generatore

Alcuni matematici francesi ed italiani mostrarono più tardi che l'area dell'arco era esattamente 3 volte l'area del cerchio generatore.

L'infinitamente piccolo aveva grande importanza per Galileo :

nei Discorsi si dice che se piegare un segmento a formare un quadrato o un ottagono equivale a dividere il segmento in 4 o 8 parti uguali , allora piegarlo a formare un cerchio significa dividerlo in infinite parti ossia 'con pari licenza dire d'aver ridotto all'atto quelle parti infinite che voi prima , mentre era retta , dicevi esser in lei contenute in potenza, infatti il cerchio è un poligono con infiniti lati . Ma Galileo afferma anche che 'gli infiniti e gli indivisibili sono incomprensibili dal nostro intelletto finito', quelli per la loro grandezza , questi per la loro piccolezza.

Dall'infinito geometrico passa poi all'infinito aritmetico considerando la corrispondenza biunivoca tra l'insieme dei naturali e l'insieme dei quadrati perfetti. Sebbene vi siano molti numeri che non sono quadrati perfetti , tuttavia 'nel numero infinito , se concepir lo potessimo , bisognerebbe dire , tanti essere i quadrati quanti tutti i numeri insieme'

Galileo si trovava di fronte alla proprietà degli insiemi infiniti di essere uguale ad una sua parte .(vedi Cantor, Storia della Matematica )

Ma concluse erroneamente che

' non solamente non si possa dire un infinito esser maggiore di un altro infinito , ma ne'che e' (esso)sia maggior di un finito'

Il principio di relatività galileano

Dal dialogo sui massimi sistemi :

Rinserratevi con qualche amico nella maggior stanza che sia sotto coperta di alcun gran naviglio, e quivi fate di aver mosche , farfalle , e simili animaletti volanti ;siavi anche un gran vaso d'acqua, e dentrovi dei pescetti;sospendasi anche in alto qualche secchiello, che a goccia a goccia vadia versando dell'acqua in un altro vaso di angusta bocca, che sia posta a basso : e stando ferma la nave, osservate diligentemente come quelli animaletti volanti con pari velocità vanno verso tutte le parti della stanza; e i pesci si vedranno andar nuotando indifferentemente per tutti i versi: le stille cadenti entreranno tutte nel vaso sottoposto; e voi , gettando all'amico alcuna cosa, non più gagliardamente la dovrete gettare verso quella parte che verso questa, quando le lontananze sieno uguali: e saltando voi, comesi dice, a piè giunti, egual spazii passerete verso tutte le parti. Osservate che avrete diligentemente tutte queste cose, benchè niuno dubbio vi sia che mentre il vassello sta fermo non debba no succedere così: fate muovere la nave con quanta si voglia velocità: chè ( pur che il moto sia uniforme e non fluttuante in qua e in là ) voi non riconoscerete una minima mutazione in tutti li nominati effetti, ne' da alcuno di quelli potrete comprendere se la nave cammina oppur sta ferma...."

 

In altre parole :

 

I fenomeni meccanici si svolgono nello stesso modo in tutti i sistemi inerziali

 

e quindi all'interno di un sistema inerziale isolato , non si è in grado di capite se ci stiamo muovendo con moto rettilineo uniforme o no

Metodo sperimentale

Con Galileo per la prima volta nella storia della scienza , si applica il metodo sperimentale allo studio dei processi naturali.

Nasce così un nuovo aspetto di indagine scientifica : la riproduzione artificiale di un fenomeno con dispositivi appositamente costruiti in modo da giungere ad una valutazione quantitativa e quindi alla formulazione matematica di una legge fisica.

Con l'opera di Galileo ha inizio su basi razionali il metodo di ricerca : ogni teoria non è più un parto esclusivo della mente : essa viene accettata solo se verificata sperimentalmente.

Anche gli antichi pensatori greci , (Democrito , Archimede , Aristotele)cercarono di dare risposte ma utilizzarono solo il ragionamento , cadendo spesso in errore.

wpeD.jpg (4031 byte) Keplero

Astronomo tedesco che sfruttando le osservazioni di Tycho Brahe e riferendosi alla traiettoria ellittica di Marte,sviluppò le tre leggi sul moto dei pianeti:

I)La curva descritta da ciascun pianeta è un'ellisse, di cui il Sole occupa uno dei fuochi;

II)il raggio vettore eliocentrico del pianeta descrive attorno al Sole aree uguali in tempi uguali;

III)i quadrati dei tempi di rivoluzione dei pianeti stanno tra loro nel rapporto dei cubi dei semiassi maggiori orbitali.

wpeE.jpg (6175 byte) wpeF.jpg (9655 byte)

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Le sue formule non solo confermarono e rafforzarono la rivoluzione copernicana ma con esse rese possibile istituire i calcoli precisi delle posizioni planetarie in cielo, e potè calcolare quelle tavole fondamentali dei pianeti che egli pubblicò nel 1627 sotto il nome di TABULAE RUDOLPHINAE le prime fondate sul moto eliocentrico kepleriano dei pianeti. Keplero è noto anche per i miglioramenti che apportò al telescopio a rifrazione.

wpe11.jpg (4499 byte) Torricelli

Evangelista Torricelli

Nato a Faenza nel 1608 ,morto a Firenze nel 1647.Fu prima allievo e poi successore di Galileo come scienziato di Corte presso il Granducato di Toscana. I suoi appunti erano sempre molto disordinati.

Il suo nome è legato all'invenzione del barometro . Famosa è l'esperimento per il calcolo della pressione atmosferica .

Egli applicò la teoria degli indivisibili alle figure piane: una figura piana poteva considerarsi un sistema continuo di infiniti segmenti paralleli (indivisibili rettilinei)

Appare evidente che per trovare l'area di una figura basterà sommare le infinite sezioni infinitesimali di cui tale figura è composta .

Questo è il primo approccio al concetto di integrale

wpe12.jpg (10834 byte) Cartesio

Renè Descartes (1596-1650) era di famiglia agiata e studio presso i Gesuiti .

Nel suo famosissimo trattato , il Discours de la methode pour bien conduire sa raison e chercher la veritè dans le sciences 1637, egli enunciava il suo programma di ricerca filosofica . Attraverso il dubbio sistematico sperava di giungere a idee chiare . Nella Geometrie , che era un'appendice del Methode, fece conoscere ai suoi contemporanei i principi della geometria analitica .

Lo scopo fondamentale di Cartesio non era quello che gli attribuiscono i moderni , ossia di ridurre la geometria all'algebra , bensì come dice egli stesso :

Tutti i problemi della geometria si possono facilmente ridurre a tali termini che in seguito per costruirli basta conoscere la lunghezza di alcune rette

Ciò che differenziava Cartesio da tutti i suoi predecessori era la sistematicità con cui usava l'algebra simbolica e sviluppava la sua interpretazione geometrica dell'algebra .

Forse l'unico simbolo arcaico a al posto di =

L'uso delle prime lettere dell'alfabeto per indicare i parametri e delle ultime per le incognite , la notazione esponenziale , uso di + - avvicinano la simbologia di Cartesio alla nostra , con una sola differenza , per Cartesio tali simboli erano segmenti e non numeri

Il Libro I presenta la soluzione geometrica di equazioni di 2° grado del tipo z2=az+b2

Egli propone Così,volendo risolvere qualsiasi problema ,si deve innanzi tutto considerarlo come risolto e si devono dare dei nomi a tutte le linee che sembrano necessarie per la sua costruzione ....

Il Libro II contiene la trattazione degli Ovali di Descartes , luogo geometrico dei punti P in cui vale la proprietà : mD1+nD2=K con m,n interi e K costante qualsiasi e D1 e D2 le distanze di P da F1 e F2

Si è anche interessato di problemi di ottica e contribuì alla scoperta del principio della conservazione della quantità di moto

wpe15.jpg (6264 byte)               wpe14.jpg (2675 byte)

Cartesio ,famoso ed onorato in tutto il mondo , a cinquanta anni fu chiamato a Stoccolma dalla regina Cristina di Svezia , appassionatasi alle sue opere.Si era nel 1646, ma solo 3 anni dopo Cartesio accettò l'invito

Ricevette un'accoglienza trionfale ,ebbe un lauto stipendio,ma la vita nella capitale scandinava non gli piaceva troppo. Contro la sua regola prediletta, era costretto talvolta ad alzarsi all'alba per le lezioni alla sua regale allieva; con lei , forse,ci fu anche del tenero . Morì un anno dopo il suo arrivo in Svezia per congestione polmonare.

wpe16.jpg (4754 byte) Boyle

Robert Boyle , fisico e chimico inglese ,nato nel 1627 e morto nel 1691 .

Nel 1661 trovò la formula matematica che lega la pressione e il volume di una data massa di gas mantenuta a temperatura costante.

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Qualche anno dopo anche il francese Mariotte arrivò allo stesso risultato

Introdusse il concetto di elemento e composto , postulando che la materia doveva essere formata da numerosi elementi primari

Si sforzò di applicare in tutte le sue ricerche un rigoroso metodo sperimentale 

Profondamente religioso dedicò gli ultimi anni della sua vita agli studi teologici

wpe19.jpg (5034 byte) Newton

Isaac Newton (1642-1727)

Nacque nel 1642 a Woolstharpe nel Linconlshire;nel1661 entrò nel TRINITY COLLEGE di Cambridge,qui elaborò il"calcolo delle flussioni",cioè il calcolo infinitesimale.Nel 1665-1666 tornò a Woolsthorpe,a causa della peste,e qui ebbe per la prima volta l'idea della gravitazione universale e si dice che questa idea gli venne meditando sulla caduta di una mela da un albero sotto cui stava riposando.

Subito dopo,abbandonata questa idea,approfondì gli studi di ottica e costruì un telescopio a riflessione.Intanto venne a conoscenza delle esatte misure riguardo le dimensioni della terra,calcolate nel 1671 da Jean Picard e pubblicò nel 1687 i PHILOSOPHIA NATURALIS PRINCIPIA MATHEMATICA; dedicati alla Royal Society,di cui fu eletto presidente nel 1703.In quest'opera egli espose la sua teoria sulla gravitazione universale:immaginò che fra i corpi si esercitassero forze attrattive che dipendevano solo dalla quantità di materia di cui i corpi erano costituiti e dalla loro distanza.Queste forze modificavano lo stato di moto e di quiete dei corpi, sottoponendoli ad una accelerazione proporzionale alla loro intesità. Newton riuscì a riassumere tali idee formulando la legge di gravitazione universale e i principi della dinamica.

Con la legge di gravitazione universale egli spiegò perchè i pianeti si muovono su un'orbita ellittica.

F=G* m1*m2/r2

G=costante di gravitazione gravitazionale.

FRA DUE CORPI AGISCE UNA FORZA DI ATTRAZIONE F CHE E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE AL PRODOTTO DELLE MASSE m1*m2 E INVERSAMENTE PROPORZIONALE AL QUADRATO DELLA LORO DISTANZA r.

Newton morì il 20 marzo del 1727 e fu sepolto nell'abbazia di Westminster.

Per quanto riguarda la diatriba con Leibniz sulla paternità del calcolo infinitesimale possiamo dire che Newton nella prima stesura dei Principia ammise che Leibniz possedeva un metodo simile , ma nella terza edizione Newton eliminò il riferimento a Leibniz.

Oggi è chiaro che la scoperta di Newton precedette quella di Leibniz di circa 10 anni ma che d'altra parte la scoperta di Leibniz fu fatta indipendentemente da quella di Newton : inoltre a Leibniz va riconosciuta la priorità di pubblicazione

wpe1A.jpg (4169 byte) Leibniz

Gottfrie Wilhelm Leibniz (1646-1716)

Leibniz era nato a Lipsia dove a quindici anni entrò all'Università e a diciassette conseguì il grado di baccelliere. All'Università fece studi di teologia , legge,filosofia e matematica .

Entrò in diplomazia e fu presso gli Hannover per 40 anni.

Viaggiò molto , nel 1672 a Parigi incontrò Huygens che gli suggerì di leggere Pascal per diventare un matematico.

In una prima visita a Londra nel 1673 fu eletto membro della Royal Society

e forse vide il manoscritto " De analisi "di Newton .

Huygens aveva proposto a Leibniz di trovare la somma dei reciproci dei numeri triangolari ossia 2/n(n+1)

Leibniz trovò che la serie convergeva a 2 .

Studiò il triangolo di Pascal e il triangolo armonico trovando analogie e proprietà. Intuì che la tangente ad una curva dipende dal rapporto delle ordinate e delle ascisse quando queste diventano piccolissime.

Nel 1676 Leibniz arriva alle stesse conclusioni a cui era arrivato Newton parecchi anni prima .E il primo però ad adoperare i simboli dx, dy e il simbolo per l'integrale di una funzione

Pubblicò nel 1684 l'esposizione del calcolo differenziale .

Fu il primo matematico ad adoperare il punto per la moltiplicazione,= per l'uguaglianza ,i simboli moderni per la similitudine e per la congruenza, ed il concetto di funzione nel senso moderno del termine.

In fisica introdusse il concetto di forza viva o conatus il prodotto della massa di un corpo per il quadrato della sua velocità

wpe1B.jpg (4416 byte) Halley

Astronomo britannico ,scoprì i moti propri delle stelle fino allora

ritenute fisse,inventò un metodo per determinare gli afelii e le

eccentricità dei pianeti;dimostrò che con l'aiuto del passaggio

di Venere sul Sole si poteva determinare con precisione la distanza

dalla Terra al Sole.Applicando i principi di Newton (di cui finanziò

la pubblicazione dei "Principia")al corso delle comete riconobbe la

loro periodicità,e predisse il ritorno nel 1759 di una cometa

osservata nel 1682 (che da lui prese il nome di COMETA DI HALLEY).

Compose le TAVOLE DELLA LUNA e dalle osservazioni prolungate per

molti anni scoprì l'ACCELERAZIONE LUNARE.Fece inoltre un catalogo

delle stelle visibili dall'emisfero meridionale.

wpe1C.jpg (3855 byte) Watt

James Watt (1736-1819)

ingegnere scozzese ,nel 1769 brevettò la prima macchina a vapore dotata di condensatore per il raffreddamento del vapore . L'invenzione , successivamente da lui perfezionata con la cassetta di distribuzione per la doppia corsa del pistone e con il regolatore centrifugo per il controllo della velocità , rappresenta lo schema fondamentale di tutti i motori a vapore.

Il watt è l'unità di misura della potenza

wpe1D.jpg (4050 byte) Coulomb

Charles Augustin de Coulomb (1736-1806)

Scienziato francese .

Studiò la torsione dei fili e costruì la bilancia di torsione che poi utilizzò per misurare le forze elettriche wpe1E.jpg (3787 byte)

1C (coulomb)è l'unità di misura della carica elettrica ed è la quantità di carica che posta alla distanza di 1 metro da una carica uguale la respinge con una forza di 9 x 109 N.

Oppure è la quantità di carica che attraversa in un secondo un conduttore percorso dalla intensità di corrente di 1 ampere .

O anche è la quantità di carica che attraversando una cella elettrolitica a nitrato d'argento deposita all'elettrodo 1.118 mg di argento

wpe1F.jpg (4109 byte) Volta

Alessandro Volta (1745-1827)

Rivelò molto presto una vocazione per gli studi naturalistici : a 16 anni abbandonò il Collegio dei Gesuiti a Como per continuare da solo le sue esperienze soprattutto nel campo dell'elettricità , ma anche della fisica dei gas ,in particolare l'aria, leggi poi generalizzate da Gay Lussac e scoprì il metano ( gas delle paludi).

Nel 1800 costruì la prima pila e la presentò a Napoleone Bonaparte in una seduta dell'Accademie Fracaise

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Ha dato il nome all'unità di misura del potenziale : tra due punti A e B di un campo elettrico vi è il potenziale di 1V( Volt) se la forza elettrica deve compiere il lavoro di 1 Joule per portare la carica di un Coulomb da A a B

wpe21.jpg (2451 byte) Ampere

Grande fisico, matematico francese, si interessò anche di filosofia, chimica, botanica e letteratura.

Scoprì che due conduttori paralleli percorsi da corrente si attraggono o respingono , a seconda che la corrente circoli nello stesso verso o verso opposto ,con una forza proporzionale allintensità delle due instensità di corrente ed inversamente proporzionale alla loro distanza.

Inoltre scoprì la magnetizzazione indotta dalla corrente

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wpe23.jpg (3887 byte) Avogadro

Amedeo Avogadro (1776-1856) chimico e fisico italiano .

Dopo essere diventato avvocato nel 1800 si dedicò con passione allo studio della matematica e della fisica ottenendo nel 1820 la cattedra di Fisica nell'Università di Torino.

La sua attività scientifica culmina con la scoperta della legge e del numero che portano il suo nome .

E' il fondatore della teoria atomico-molecolare

wpe24.jpg (2913 byte)Hans Christian Oersted (1777-1851)

Fisico danese.

Convinto che le forze naturali avessero tutte un'origine elettrica , previde un legame tra fenomeni elettrici e magnetici, confermato dalla sua famosa scoperta avvenuta nel 1820 per cui un ago magnetico posto sopra un filo percorso da corrente si orientava perpendicolarmente al filo e che il verso della rotazione dipendeva dal verso della corrente.

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wpe26.jpg (4500 byte) Galvani

Luigi Galvani (1737-1798)

Medico e fisico italiano ,attribuì i fenomeni elettrici all'attività dei tessuti animali(galvanismo).

Questa ipotesi fu confutata da Volta con il quale Galvani ebbe una lunga disputa.

Il primo fenomeno osservato da Galvani risale al 1780:i muscoli di una rana scorticata posta vicino ad una macchina elettrostatica toccati con un coltello subivano delle contrazioni quando scoccavano le scintille nella macchina .

Galvani rifece l'esperimento collegando con un arco bimetallico i muscoli della coscia di una rana con i nervi lombari .

Ipotizzò una elettricità animale e non dette importanza al fatto che l'arco fosse bimetallico.

Nel 1791 Galvani ,professore di anatomia a Bologna pubblica i risultati delle sue esperienze nella monografia "De viribus elettricitatis artificialis in motu muscolari"

Volta , allora professore di fisica sperimentale all'Università di Pavia , venuto a conoscenza del trattato di Galvani , rifece gli esperimenti , ottenendo gli stessi risultati ma attribuendo ad essi un diverso significato :

la rana si comporta come un elettrometro capace di rivelare una d.d.p. prodotta dalla macchina elettrostatica in un caso e dal contatto con l'arco bimetallico nell'altro.

Galvani in un secondo tempo tentò invano di conciliare le due teorie senza grandi risultati.wpe27.jpg (10287 byte)

wpe28.jpg (7178 byte) Georg Simon Ohm (1787-1854)

Insegnò matematica e fisica nel ginnasio del collegio dei Gesuiti a Colonia.

Nel 1827 scoprì la legge che porta il suo nome e pubblicò i risultati nell'articolo " Trattazione matematica della catena galvanica"

L'importanza della sua scoperta non fu capita subito dall'Accademia di Berlino , mentre fu molto considerata in Europa.

Nel 1833 fu nominato professore di fisica e poi rettore del Politecnico di Norimberga e nel 1849 professore universitario a Monaco.

L ohm è l'unità di misura della resistenza elettrica: un conduttore ha la resistenza di 1 ohm se , applicando alle estremità una differenza di 1 V , esso è attraversato dalla intensità di corrente di 1 A

wpe29.jpg (2152 byte) Faraday

I suoi primi risultati li ottenne in chimica . Riuscì a liquefare l'anidride carbonica e il cloro , ritenuti allora gas permanenti .

Successivamente si dedicò allo studio dell'elettrolisi, di cui scoprì le leggi, e dell'elettrostatica , scoprendo il potere schermante di una gabbia metallica     ( gabbia di Faraday) .

Importantissime le sue ricerche sull' elettromagnetismo : costruì il primo motore elettrico nel 1821e nel 1831 produsse corrente indotta mediante la variazione di un campo magnetico , per la cui rappresentazione introdusse il concetto di linee di forza.

Viene chiamata costante di Faraday, che da lui prende il nome, la quantità di carica che deve attraversare una cella elettrolitica affinché si depositi all'elettrodo un grammo-equivalente (equivalente chimico(massa atomica / valenza) espresso in grammi )di sostanza

Il farad (in suo onore ) è l'unità di misura della capacità elettrica :un conduttore ha la capacità di 1F (farad) se caricato con la carica di 1 C (coulomb) assume il potenziale di 1 V (Volt)

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wpe2B.jpg (3230 byte) Carnot

Sadi Carnot (1796-1832)

Figlio di un ingegnere militare francese ,fu indirizzato dal padre verso la scienza.

Influenzato dallo spirito nazionalista paterno , il giovane Carnot si preoccupò della supremazia industriale inglese e si mise a studiare i primi modelli di macchine a vapore per poter offrire alla Francia un dispositivo capace di trasformare il calore in lavoro in modo efficace e produttivo.

Morì giovanissimo a causa di un'epidemia di colera a soli 36 anni

Suo è il teorema " tutte le macchine reversibili che lavorano tra due termostati (sorgenti a temperatura costante ) hanno lo stesso rendimento e nessuna macchina reale che lavori tra gli stessi due termostati può avere un rendimento maggiore"

wpe2C.jpg (4953 byte) Secchi

Uno dei maggiori astronomi italiani,divenne nel 1849 professore all'università Gregoriana e direttore dell'osservatorio astronomico del Collegio Romano,del quale arricchì la dotazione strumentale con un rifrattore del diametro di 24 cm e soprattutto,con uno spettroscopio, strumento utilizzato per la classificazione spettrale delle stelle fisse,la prima fisicamente significativa,in quanto basata su uno stato fisico delle stelle,e preliminare a quella più tardi introdotta negli Stati Uniti con l'Henry Draper Catalogue. Si dedicò anche a misure di stelle doppie e ad osservazioni del bordo solare.Fu autore di numerosi testi divulgativi tra cui

LE SOLEIL(1870),LE STELLE(1877).

wpe2D.jpg (4288 byte)Mayer (1814-1878)

Medico tedesco, si avvicinò alla fisica per capire i fenomeni fisici relativi al calore .

A lui è attribuito il principio di equivalenza tra calore e lavoro meccanico

In una sua memoria pubblicata nel 1842 :

"Se strofiniamo tra loro due lastre di metallo vediamo il moto scomparire e d'altro canto fa la sua comparsa il calore".

Egli tentò di costruire un dispositivo per dimostrare la sua intuizione, ma era alquanto rudimentale (un contenitore contenente carta da macero in acqua, messa in movimento per produrre calore )

L'errore che commetteva Mayer era di considerare lavoro la quantità di moto invece dell'energia cinetica allora chiamata forza viva.

In realtà Mayer intuì perfettamente il principio di equivalenza : " il movimento si trasforma in calore : in queste 5 parole è implicita tutta la mia teoria."

wpe2E.jpg (5104 byte)Jemes Joule Prescott( 1818-1889)

Inglese , commerciante ricercatore per vocazione.

Pur essendo autodidatta , fu rigoroso nella progettazione e nella realizzazione degli esperimenti ,trascurando completamente i sui affari ( una avviata birreria).

Il suo famoso mulinello a palette gli consentì di calcolare l'equivalente meccanico del calore .

Scoprì anche l'effetto termico della corrente (effetto Joule)

Fu anche uno dei primi scienziati che riuscirono a formulare con chiarezza il principio di conservazione dell'energia .

Un aneddoto : pare che anche durante il viaggio di nozze fosse distratto dai suoi esperimenti!!!!

wpe2F.jpg (4324 byte) Clausius

Rudolf Julius Clausius (1822-1888)

Polacco , fisico e matematico di grande valore stabilì mediante l'introduzione del concetto di entropia le basi matematiche del 2°principio della termodinamica.

Sua è la formulazione dell'enunciato :

"E' impossibile che una trasformazione termodinamica abbia come unico risultato il passaggio di calore dal corpo più freddo a quello più caldo."

wpe30.jpg (3220 byte) William Thompson , lord Kelvin

IRLANDA , 1824-1907)

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Introdusse la scala termometrica assoluta , detta di Kelvin.

Collaborò con Joule in molte ricerche di termodinamica .

Rifacendosi agli studi di Carnot , formulò in modo esplicito il 2° principio della termodinamica.

Fu anche un valente tecnico , progettò e costruì lo storico galvanometro che rilevò il primo segnale telegrafico dall'America nel 1858 e molti altri dispositivi di misura ancora largamente utilizzati.

wpe32.jpg (4373 byte)Jemes Clerk Maxwell .wpe33.jpg (4830 byte)

Nasce ad Edimburgo nel1831 .

I suoi inizi scolastici sono alquanto difficili : i compagni la chiamano Dafty (scemo , strano)

Superate brillantemente le difficoltà dei primi tempi , il giovane Maxwell a 15 anni scrive un articolo sulle curve ovali , presentato alla Royal Society di Edimburgo.

In seguito si dedica agli studi di ottica.

Studia all'Università di Edimburgo matematica , filosofia , chimica , metafisica , logica come avveniva a quei tempi , senza troppe distinzioni, ma i suoi interessi si focalizzano sulla matematica e la fisica .

Passa poi al Trinity College di Cambridge.

Negli anni scrive il trattato sull'elettricità e magnetismo, collabora alla nona edizione della Enciclopedia Britannica

Riceve la medaglia Volta e la laurea ad honorem dall'Università di Pavia

Ha avuto il grande merito di sintetizzare in 4 equazioni (le equazioni di Maxwell ) tutta la fisica di quei tempi.

 wpe34.jpg (3278 byte) Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923)

Nato in Germania , da giovane era uno studente normale.

Fu allievo di Causius .

Appartiene alla schiera dei fisici sperimentali che costruiscono da soli le apparecchiature per le ricerche riguardanti soprattutto la termodinamica.

Personalità solitaria,chiusa e introversa.

Scoprì i raggi X che hanno una lunghezza d'onda compresa tra 10-8 e 10-12

Nel novembre del 1895 Rontgen mentre stava eseguendo degli esperimenti sui raggi catodici mediante un tubo a vuoto si accorse che una lastra di platinocianuro di bario posata sul tavolo emetteva un'intensa fluorescenza e notò l'ombra delle ossa della propria mano.

I raggi X si producono quando un fascio di particelle catodiche viene bruscamente arrestato da un elettrodo metallico , detto anticatodo, il quale emette i raggi X.

Nel 1901 gli fu assegnato il primo Premio Nobel per la fisica .

wpe35.jpg (5425 byte) Henri Becquerel(1852-1902)

 

Fisico famoso , come il padre e il nonno ,e come loro docente di Fisica presso il Musee d'Histoire Naturelle

Scoprì quasi casualmente che sali di uranio emettevano radiazioni che avevano la capacità di impressionare le lastre fotografiche anche quando chiuse in involucri opachi alla luce.

Ottenne il premio Nobel insieme ai coniugi Curie.

wpe36.jpg (3010 byte) Joseph John Thomson 1856-1940

Fisico inglese, è ricordato per le ricerche sull'elettrone , per il primo modello atomico e per le esperienze sulla conducibilità elettrica nei gas.

A soli 28 anni venne chiamato a dirigere il Cavendish Laboratory di Cambridge . Nel 1906 gli venne conferito il premio Nobel

1897 - Thomson misura

e/m = 1.7 * 1011 C/Kg

(nel 1906 per tali studi gli venne assegnato il premio Nobel per la fisica)

-1902

Modello atomico di Thomson :

elettroni distribuiti simmetricamente all'interno della materia come l'uvetta in un panettone

wpe37.jpg (4956 byte)  Heinrich Hertz (1857-1894)

Grande scienziato tedesco,si dedicò allo studio delle equazioni di Maxwell ed arrivò ad individuare le onde elettromagnetiche previste da Maxwell , delle quali misurò anche la velocità di propagazione.

Scoprì in seguito che le onde elettromagnetiche si riflettono , si rifrangono , interferiscono come la luce .

Le sue scoperte portarono al trionfo la teoria elettromagnetica della luce .

Hertz è l'unità di misura della frequenza (Hz)

Sua fu la scoperta dell'effetto fotoelettrico.

wpe38.jpg (3498 byte) Max Planck 1858-1947

Fisico tedesco.

Nominato professore di fisica all'Università di Berlino , si dedicò agli studi di termodinamica connessi all'irraggiamento.

Il 14 dicembre 1900 con la pubblicazione del suo primo lavoro sulla teoria quantistica rappresenta la data di nascita della fisica moderna : proprio per tali studi Planck ebbe il premio Nobel nel 1918.

Si legge nelle sue memorie : " Mi sono visto costretto , quasi contro la mia volontà , ad ammettere un fatto ancora insospettato nella fisica:l'energia associata ad un'onda elettromagnetica emessa da una sorgente non è continua, bensì suddivisa in quanti che si susseguono l'uno all'altro."

Planck trascorse gli ultimi anni a Gottingen dove morì quasi novantenne.

La costante di Planck

h = 6.6 * 10 -34 J s

L'energia di un fotone :

E = h f con f frequenza della radiazione

Ogni corpo portato a temperatura elevata emette radiazioni termiche (infrarosse) ,luminose (frequenza dal rosso al violetto) , aumentando la temperatura il corpo diventa bianco ( emette radiazioni di tutte le frequenze del visibile ) , aumentando ancora T , il corpo emette radiazioni ultraviolette .

In particolare se il corpo è solido origina uno spettro continuo .

La radiazione emessa dipende dalla temperatura

Per la legge di Stephan-Boltzmann

 

R =s e T4    R = radianza quantità di energia irradiata per unità di sup per unità di tempo

e = emissività ( dip. dal corpo s = costante di Stephan -Boltmann

T = temperatura in gradi Kelvin

 

Un corpo nero ( che assorbe tutte le radiazioni e non ne emette nessuna) riscaldato emette radiazioni la cui radianza aumenta all'aumentare della frequenza ad una data temperatura fino ad un valore fm oltre il quale comincia a decrescere , mentre per le leggi dell'elettromagnetismo dovrebbe continuare ad aumentare

 

Per spiegare ciò intervenne Planck con la sua teoria dei quanti di energia:

 

Se un atomo assorbe energia (per es. termica) uno (o più ) elettrone passa da un'orbita ad un livello energetico E1 all'orbita a livello energetico successivo E2 ( salta da un'orbita all'altra = atomo eccitato)

Dopo 10-8s l'elettrone torna allo stato iniziale restituendo l'energia in eccesso sotto forma di radiazione elettromagnetica di frequenza f

f = E2-E1/ h              h = cost.di Planck= 6.6* 10-34Js

f è tanto più grande quanto maggiore è il salto energetico

Emissione di luce violetta(rossa) = transizione di elettroni tra livelli energetici molto lontani (vicini)

Quindi :

L'energia si propaga per quanti E = h f = energia di un fotone

Assorbimento energetico di un atomo :

Un elettrone di un'orbita a livello energetico E1 assorbe l'energia di un fotone (E = h f ) e salta nell'orbita di livello energetico E2 = E1+hf

Emissione di energia da un atomo:

Un elettrone passa da un livello energetico E2 in un'orbita a livello energetico inferiore E1 cedendo l'energia di un fotone h f

E2- h f = E1

Questo in sintonia con il modello atomico di Bohr

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Millikan 1868-1953

Grande fisico americano e premio Nobel nel 1923 per le ricerche sulla carica elementare.

Le maggiori ricerche furono condotte sulla misura della carica dell'elettrone e della costante di Planck , sui raggi X , sulla valenza degli atomi , sulla radiazione ultravioletta e sui raggi cosmici.

L'elettrone

1891 - Stoney introduce la parola elettrone

1897 Thomson misura e/m = 1.7 * 1011 C/Kg

(nel 1906 per tali studi gli venne assegnato il premio Nobel per la

fisica)

1908 - Millikan misura e=1.6 *10-19 C ( me = 9.1 * 10-31Kg )

Esperimento di Millikan:

Tra le piastre di un condensatore vengono spruzzate delle gocce d'olio

( diam .dell'ordine di 10-6m) che per strofinio si elettrizzano .

Variando opportunamente il campo elettrico E tra le piastre si ottiene l'equilibrio tra Fe e Fg

E q = m g                q = m g / E

Ripetendo l'esperimento si osserva che la carica q è sempre multiplo di una quantità costante

e = 1.6 * 10-19 C

La carica dell'elettrone è stata creduta per anni indivisibile ,oggi con la scoperta dei quark questa credenza è stata sfatata ( vedi Quark )

wpe3A.jpg (1865 byte)Marie Sklodowska Curie (1867-1934)

Nata a Varsavia ,dopo gli studi in Polonia venne a Parigi dove sposò il suo docente di fisica alla Sorbona.

Dopo una faticosa ricerca riuscì insieme al marito a ottenere due nuovi elementi chiamati polonio e radio.

Per le ricerche sulla radioattività ebbe insieme al marito e a Becquerel il Premio Nobel per la fisica nel 1903.

Dopo la morte del marito in un incidente stradale, Marie fu la prima donna a insegnare alla Sorbona .

Nel 1911 le fu conferito il secondo premio Nobel per essere riuscita a isolare il radio metallico , questa volta per la chimica

Morì a 67 anni di leucemia , per l'eccessiva esposizione ai raggi ionizzanti

 

 wpe3B.jpg (4194 byte)    wpe3C.jpg (84390 byte)

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Irene Curie era la figlia dei coniugi Marie e Pierre Curie, anch'essa chimico-fisica .

Con il marito Frederic Joliot , fisico francese ebbe il Premio Nobel per la chimica nel 1935 per la scoperta della radioattività artificiale

Circa la scoperta del neutrone i coniugi Joliot Curie avevano trovato che :

Polonio (Po) radioattivo su un disco emette particelle che urtano una targhetta di berillio (Be) provocando l'emissione di particelle neutre (erano i neutroni)

Queste attraversano un blocco di paraffina (ricca di atomi di idrogeno )e provocano l'emissione di protoni

Po --->Be----> n---> paraffina---> p

Questo esperimento fu male interpretato dai coniugi Joliot che pensarono ad una radiazione elettromagnetica come i fotoni

Non era una radiazione elettromagnetica ma l'emissione di queste particelle neutre : i neutroni

Riferisce il fisico Segrè che Majorana commentò i risultati dei fisici francesi con il suo solito sarcasmo :

"Che cretini . Hanno scoperto il protone neutro e non se ne accorgono!"

Chadwick riprende gli esperimenti e calcola la massa di questa particella neutra e trova che è uguale a quella del protone

Ottenne il premio Nobel per questi studi

4Be9+ 2He4 -> 6C12 + 0n1

Sempre i coniugi Curie nel 1934 effettuarono un esperimento di radioattività artificiale:

Bombardando con particelle a una lastra di alluminio ottennero un isotopo del fosforo 15P30 che non esiste in natura : essendo radioattivo decade in

(decadimento b+ )(b+ = positrone e+)

15P30->14Si30 + e+ + n             n = neutrino   e+= positrone

Per spiegare tale processo è necessario supporre che nel nucleo un protone possa trasformarsi in un neutrone , un positrone , e un neutrino.

1p1 -> 0n1 + e+ + n

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wpe3F.jpg (2451 byte) Ernest Rutherford 1871-1937

Nella seconda metà dell'800 uno dei più importanti laboratori di fisica sperimentali fu il Cavendish Laboratory fondato nel 1870, diretto prima da Maxwell ,in seguito da Thomson e poi da Rutherford.

Rutherford nacque in Nuova Zelanda nel 1871 ,dopo la laurea andò a Cambridge , dove fu allievo di Thomson.

Entusiasmato dalla scoperta dell'elettrone , si dedicò allo studio della struttura atomica.

Oltre al modello atomico nucleare e alla scoperta delle particelle a , Rutherford riuscì a dimostrare la possibilità di provocare artificialmente la disgregazione dei nuclei atomici , con conseguente produzione di energia nucleare.

Nel 1908 Rutherford ebbe il premio Nobel per aver determinato la natura delle particelle a

Rutherford dal 1908 al 1911 studiò un modello atomico come sistema solare : nucleo elettricamente carico positivamente , elettroni che ruotano secondo orbite

Le particelle a

vengono molto deviate dagli atomi di una lamina di oro , questo esclude il modello di Thomson a favore di quello di Rutherford ma anche questo modello entra in crisi :

Il modello atomico di Rutherford aveva un difetto :

secondo questo modello gli elettroni ruotano intorno ad un nucleo carico positivamente in orbite prestabilite: ma per le leggi dell'elettromagnetismo gli elettroni ruotando perderebbero energia fino a cadere sul nucleo

Bohr risolse il problema con la teoria quantistica

 

Rutherford nel 1919 fece questo esperimento:

 

un fascio di particelle a viene fatto passare attraverso uno strato di gas azoto:

un nucleo di azoto ,colpito da una particella a, la cattura e si trasforma in un nucleo di ossigeno emettendo una particella di carica +e (il protone)e di massa mp = 1.6725 * 10-27 Kg che Rutherford chiamò protone

7N14 + 2H4 => 1p1 + 8O17

wpe40.jpg (3734 byte) Bohr

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Bohr 1885-1962

Nato a Copenaghen, dopo la laurea fu ospite del Laboratorio di Manchester diretto da Rutherford che fu suo maestro: qui pose le basi della teoria quantistica.

Nel 1913 tornò in Danimarca e fondò la Scuola di Copenaghen , centro propulsore dello sviluppo della meccanica quantistica.

Ospiti illustri di tale scuola furono:Pauli,Heisemberg,Dirac,Gamow.

Durante la seconda guerra mondiale Bohr fuggì dalla Danimarca per rifugiarsi negli Stati Uniti dove dove collaborò alla realizzazione del progetto per la prima bomba atomica.

Il modello atomico di Rutherford aveva un difetto :

secondo questo modello gli elettroni ruotano intorno ad un nucleo carico positivamente in orbite prestabilite: ma per le leggi dell'elettromagnetismo gli elettroni ruotando perderebbero energia fino a cadere sul nucleo

Nel 1913 Bohr diede vita ad un modello atomico che superava questo problema:

1) Gli elettroni ruotano su orbite determinate (quantizzazione delle orbite), a cui corrispondono altrettanti livelli energetici

E1E2 E3...

2) L'elettrone finché resta in un'orbita non emette energia elettromagnetica (così non cade sul nucleo )

3) Un elettrone può passare da un livello energetico a quello superiore solo se assorbe un fotone di energia h f e passa ad un livello inferiore se cede un quanto di energia h f ossia se emette un fotone (quantizzazione dell'energia ) h = costante di Plank

wpe42.jpg (4587 byte) Erwin Schrodinger -1887-1961

Le idee di de Broglie ebbero una sistematizzazione matematica grazie a Schoringer

Le sue equazioni descrivono la probabilità di trovare in un campo di forze una particella distribuita come un'onda in una circoscritta posizione dello spazio.

Per i suoi studi ebbe il premio Nobel nel 1933

Il paradosso del gatto di Schrodinger

Un gatto viene messo in una stanza con un dispositivo che azionato provocherà la rottura di un recipiente contenente un veleno che ucciderà il gatto . Il dispositivo è azionato solo dall'emissione spontanea di una particella nucleare da parte di una sostanza radioattiva.

Per la meccanica classica il gatto o vive o muore mentre per la meccanica quantistica il gatto ha la stessa probabilità di essere vivo o morto : per conoscere lo stato del gatto occorre osservare ,ossia misurare , ma entrando nella stanza sarà l'osservatore che renderà reale uno dei due stati possibili

Altrimenti il gatto resta vivo e morto contemporaneamente.

LA MECCANICA QUANTISTICA NON E IN GRADO DI STABILIRE UN EVENTO PROVOCATO DA UNA SINGOLA PARTICELLA ,ha bisogno di grandi numeri che analizza dandone un'interpretazione probabilistica.

wpe43.jpg (2909 byte)James Chadwick (1891-1974)

Premio Nobel per la scoperta del neutrone

I coniugi Joliot Curie avevano trovato che :

Polonio (Po) radioattivo su un disco emette particelle che urtano una targhetta di berillio (Be) provocando l'emissione di particelle neutre (erano i neutroni)

Queste attraversano un blocco di paraffina (ricca di atomi di idrogeno)e provocano l'emissione di protoni

Po -> Be -> n -> paraffina -> p

Questo esperimento fu male interpretato dai coniugi Joliot che pensarono ad una radiazione elettromagnetica come i fotoni

Non era una radiazione elettromagnetica ma l'emissione di queste particelle neutre : i neutroni

Riferisce il fisico Segrè che Majorana commentò i risultati dei fisici francesi con il suo solito sarcasmo :

" Che cretini . Hanno scoperto il protone neutro e non se ne accorgono!"

Chadwick riprende gli esperimenti e calcola la massa di questa particella neutra e trova che è uguale a quella del protone

Ottenne il premio Nobel per questi studi

4Be9+ 2He4 -> 6C12 + 0n1

Sempre i coniugi Curie nel 1934 effettuarono un esperimento di radioattività artificiale:

Bombardando con particelle a una lastra di alluminio ottennero un isotopo del fosforo 15P30 che non esiste in natura : essendo radioattivo decade in

(decadimento b+ )(b+ = positrone e+)

15P30->14Si30 +  e+ + n                n = neutrino    e+= positrone

Per spiegare tale processo è necessario supporre che nel nucleo un protone possa trasformarsi in un neutrone , un positrone , e un neutrino n.

1p1 -> 0n1 + e+ + n

wpe44.jpg (6296 byte)Luis Victor de Broglie - 1892-1987

Francese , di nobile casato , si dedicò dapprima alla matematica ; successivamente influenzato dal fratello ,valente fisico sperimentale , fu attratto dalle scienze fisiche.

Il dualismo onda - particella evidenziato dalla teoria quantistica , l'interpretazione quantistica dell'effetto fotoelettrico di Einstein , ossia l'ammissione che le radiazioni elettromagnetiche hanno un carattere corpuscolare può anche essere invertito : non solo un'onda è anche corpuscolo ma viceversa anche una particella può essere considerata come un'onda.

Per esempio un elettrone può essere interpretato come un'onda con lunghezza

l = h/mv

v= velocità dell'elettrone

m= massa dell'elettrone

h= costante di Planck= 6.6 x 10-34

Un elettrone si muove sospinto da una forza F =ma per il tratto l compiendo un lavoro E = F = h f         f=frequenza dell'onda

F = ma=mvf

mvf =hf

e quindi

l = h/mv lunghezza d'onda di de Broglie

Una verifica sperimentale della natura ondulatoria degli elettroni venne effettuata nel 1927 facendo interagire un fascio di elettroni con un cristallo di nichel .Raccogliendo i raggi rifratti su una lastra fotografica si ottennero figure di diffrazione come per le onde .

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Enrico Fermi (1901-1954)

Superato brillantemente il liceo , fu ammesso alla Scuola Normale Superiore di Pisa, dove si laureò nel 1922.

Occupò la prima cattedra di Fisica Teorica dell'Università di Roma.

Fermi riunì nell'Istituto di Fisica di via Panisperna un gruppo di giovani laureati : teorici Majorana,sperimentali Ageno, Amaldi,Pontecorvo , Segrè , dal 27 al 38.

Tra i suoi studi teorici , celebre è la teoria matematica del decadimento b.

Venuto a conoscenza della scoperta della radioattività artificiale fatta dai coniugi Joliot - Curie mediante le particelle a,Fermi intuì che il processo poteva vantaggiosamente essere provocato utilizzando come proiettili un fascio di neutroni , ottenuti dalla reazione che aveva permesso a Chadwick di scoprire i neutroni .

Nel laboratorio di via Panisperna Fermi scoprì una cinquantina di elementi radioattivi.

Per la ricerca sui neutroni , Fermi ottenne il Premio Nobel nel 1938 , da Stoccolma Fermi non rientrò in Italia , a causa delle leggi razziali , la moglie era di origine ebraica , ma si trasferì in America, come professore alla Columbia University.

Negli USA proseguì le ricerche per sostenere la reazione a catena sull'uranio (fissione)

Il primo reattore nucleare fu costruito il 2/12/1942

Una telefonata dal fisico Compton a Washington :

"Il navigatore italiano è approdato nel Nuovo Mondo "

Gli fu risposto " Come si comportano gli indigeni ?"

La pronta risposta"Molto amichevolmente"

Curiosità storica : il 1° navigatore italiano scoprì il Nuovo Mondo nel 1492 , il 2° nel 1942.

Prese parte agli studi che portarono alla realizzazione della prima bomba atomica di Los Alamos, fatta poi esplodere ad Alamogordo il 16 luglio del 45

wpe47.jpg (3048 byte)Paul Adrian Dirac (1902-1984)

Inglese,coetaneo di   Heisenberg, Pauli e Fermi.

Ha ricoperto la cattedra che era stato di Newton.

Il risultato più significativo è rappresentato dalla previsione teorica dell'esistenza del positrone, antiparticella dell'elettrone.

Questa sconcertante ipotesi era considerata dalla stesso Dirac come un punto debole della sua teoria perchè l'antiparticella non era ancora stata scoperta .

La scoperta sperimentale del positrone fu opera dell'americano Anderson nel 1932 .

Dirac ha lavorato insieme a Fermi sulla distribuzione energetica dei fermioni.

wpe48.jpg (3078 byte) Wolfgang Pauli 1900-1958

Viennese ,allievo di Bohr alla scuola di Copenaghen ,contribuì allo sviluppo della fisica quantistica .

Durante la sua permanenza all'Università di Zurigo ,attraverso l'ipotesi dell'esistenza di una particella , chiamata poi da Fermi neutrino , fornì la chiave di interpretazione del decadimento b

I neutrini

Non si vedono ed è molto difficile catturarli.

Sono tra le più piccole particelle conosciute,non hanno carica elettrica e possono attraversare un muro di piombo grande quanto il sistema solare passando tra un atomo e l'altro : sono i neutrini

In questo stesso secondo oltre 100 miliardi di neutrini stanno attraversando ogni centimetro quadrato del nostro corpo,senza che il nostro corpo ne risenta

I laboratori che li catturano sono stati costruiti sotto il Gran Sasso in Italia ,l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e in Giappone sotto le Alpi giapponese , il Kamiokande.

Questo perchè la crosta terrestre funge da filtro in grado di fermare tutte le altre particelle che giungono dallo spazio, tranne i neutrini.

I neutrini sono di tre tipo :

neutrino muonico (ottenuto dal decadimento del muone )

neutrino tauonico (che fuoriesce dalla particella tau )

neutrino elettronico (che nasce dalla fusione di atomi e dal decadimento di atomi radioattivi)

Si credeva che non avessero massa, ma studi recenti (1998) hanno portato all'individuazione della massa dei neutrini , questo potrebbe risolvere il problema della massa mancante dell'Universo , quella massa che non siamo in grado di vedere ma c'è.wpe49.jpg (38533 byte)

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wpe4B.jpg (3204 byte) Heisenberg

Werner Heisenberg 1902-1976

Coetaneo e amico di Pauli ,frequentò l'istituto di fisica di Monaco , del quale divenne direttore.

Contribuì alla rivoluzione culturale operata dalla meccanica quantistica.

Nel 1932 ebbe il premio Nobel per i suoi studi sulla meccanica quantistica.

Durante la 2° guerra mondiale fu uno dei capi delle ricerche del III Reich.

Dopo la guerra si trasferì temporaneamente in America ,e ritornato definitivamente in Germania cercò con grandi difficoltà di ricostruire la scuola di fisica tedesca.

Suo è il principio di indeterminazione secondo il quale non è possibile determinare simultaneamente la posizione e la velocità di una particella , oppure la posizione e la quantità di moto , oppure l'energia e il tempo in cui la prima è determinata, ossia non è possibile determinare simultaneamente due grandezze coniugate(2 grandezze coniugate individuano l'una spazio e il tempo e la seconda velocità , energia , quantità di moto ecc.ossia lo stato dinamico)

Esempio :

per definire lo stato di un elettrone in un determinato istante occorre determinare la sua posizione e velocità , colpendo l'elettrone con un fascio d radiazioni di lunghezza d'onda di dimensioni atomiche ; ma così facendo la radiazione interagisce con l'elettrone e ne modifica la sua velocità.

Se invece usiamo una radiazione di piccola frequenza ,allora a causa della grande lunghezza d'onda , si otterranno effetti di diffrazione e quindi non sarà possibile individuare la posizione dell'elettrone.

 

wpe4C.jpg (4260 byte) Edwin Powell Hubble

Nato nel 1889 nel Missouri , morto a Pasadena nel 1963, fin da ragazzo si interessò di astronomia scrivendo a solo 12 anni un breve saggio sul pianeta Marte.

Partecipò come valoroso ufficiale ad entrambe le guerre mondiali e dedicò molta parte della sua esistenza alla ricerca astronomica svolta presso l'Osservatorio di Mount Wilson eYerkes

Si è dedicato quasi esclusivamente all'osservazione e allo studio delle nebulose galattiche ed extragalattiche.Ha stabilito un criterio secondo il quale dall'esame dello spettro delle nebulose diffuse è possibile giudicare l'ordine di grandezza delle temperature delle stelle con cui esse sono associate.Alla fine degli anni venti Hubble dimostrò che l'universo attualmente è in espansione perchè tutti gli spettri di stelle e galassie hanno uno spostamento delle righe spettrali verso il rosso,detto RED SHIFT, tanto più marcato quanto più la stella o la galassia sono lontane dal sistema solare.Questo spostamento corrisponde a un moto di recessione. L'allontanamento delle galassie è espresso dalla legge di Hubble: v=Hd (dove v è la velocità di allontanamento espressa in km/s;d è la distanza espressa in Mpc e H è la costante di Hubble.

Modelli di universo

Universo stazionario - Hoyle 1948

Universo sempre esistito con caratteristiche costanti nel tempo e nello spazio

ma….. l'universo si espande ( accertato)

Per contrastare l'espansione e la relativa diminuzione di densità ,Hoyle ipotizzò la creazione di materia nuova in modo di mantenere costante la densità

Tale teoria è stata abbandonata quando nel 1965 gli scienziati Penzias e Wilson scoprirono la radiazione di fondo (prevista da Gamow ) .

Per tale scoperta ebbero il premio Nobel nel 1978(Gamow era morto da 10 anni)

Ogni corpo ad una temperatura superiore a 0 K emette radiazioni (onde elettromagnetiche di qualsiasi lunghezza d'onda )

Più elevata è la temperatura più corta è la lunghezza d'onda

Gli scienziati misurarono una radiazione di fondo di lunghezza d'onda pari a 10-3 m corrispondente ad una temperatura di

3 K= -273 °C

Tale è la temperatura prevista per la radiazione fossile dopo 15 miliardi di anni

Tale radiazione fossile è osservabile ancora sintonizzando un televisore su di un canale libero, una piccola percentuale della perturbazione che si vede sullo schermo è dovuta al residuo della radiazione di fondo

Universo chiuso o aperto?

La densità critica è di 4 o 5 atomi di idrogeno per m3 pari a 10-29 g/cm3, mentre la densità accertata dell'universo è di 1 atomo di idrogeno per 3 m3 pari a 10-30 g/cm3 quindi 1/10 della densità critica di conseguenza l'universo è in espansione e continuerà ad espandersi, per cui l'universo è aperto ed andrà incontro ad una morte fredda

wpe4D.jpg (7010 byte)

Legge di Hubble

L'universo si espande con una velocità :

V = H d

H = costante di Hubble

d = distanza delle galassie dalla terra

V = velocità di espansione

H = da 50 a 100 Km/s / Mpc = da 15 a 30 Km/s / Ma.l.

Mpc = 106 pc

pc= parsec = distanza dalla quale 1 U.A. sottende un angolo di 1"

= 3.2 a.l.

U.A. = distanza terra sole =150 x 106 Km

a.l. = distanza percorsa dalla luce in un anno = 9.46 x 1012 Km

Non vale per distanze astronomiche troppo piccole(per effetto gravitazionale le galassie si avvicinano quando le distanze sono piccole )

Non vale per distanze troppo grandi ( se V si avvicina a c occorre tener presente l'effetto relativistico)

Per effetto doppler l' / l= 1 + V/c (1)

l' = lunghezza d'onda di una riga di uno spettro di una stella in movimento con velocità V

l= lunghezza d'onda di una riga di uno spettro di una stella di riferimento (il sole )

Per le galassie della costellazione della Vergine :

 

l'/l = 1.004 applicando la (1)

V = 1200 Km/s velocità di allontanamento

Il tempo di Hubble

Per la legge di Hubble V = H d

1/H = d/V = tempo di Hubble ossia l'età dell'Universo

1/H è compresa tra 20 e 10 miliardi di anni ( a seconda del valore attribuito ad H( da 50 a 100 Km/s /Mpc))

wpe4E.jpg (3168 byte) Gamow

Fisico statunitense di origine russa.Allievo di Bohr e di Rutherford.

Nel 1933 si trasferì negli USA,proseguì gli studi di fisica nucleare e si interessò particolarmente di astrofisica,soprattutto di reazioni termonucleari che si verificano all'interno del Sole e delle altre

stelle,nonchè ai processi evolutivi stellari in cui interviene il neutrino.Importante la sua teoria sull'origine dell'Universo basata sul principio del Big Bang; .Molto apprezzata la sua attività di divulgatore

scientifico,per la quale gli venne attribuito nel 1956 il premio Calinga dell'UNESCO.

Modelli di universo : Universo stazionario e Big Bang

Universo stazionario - Hoyle 1948

Universo sempre esistito : caratteristiche costanti nel tempo e nello spazio ma….. l'universo si espande ( accertato dal red shift secondo la legge di Hubble)

Per contrastare l'espansione e la relativa diminuzione di densità ,Hoyle ipotizzò la creazione di materia nuova in modo di mantenere costante la densità

Tale teoria è stata abbandonata a favore della teoria del Big Bang di Gamow di cui è stata trovata una prova ,quando nel 1965 gli scienziati Penzias e Wilson scoprirono la radiazione di fondo (prevista da Gamow ) .

Per tale scoperta ebbero il premio Nobel nel 1978(Gamow era morto da 10 anni)

Radiazione di fondo

Ogni corpo ad una temperatura superiore a 0 K emette radiazioni (onde elettromagnetiche di qualsiasi lunghezza d'onda )

Più elevata è la temperatura più corta è la lunghezza d'onda

Gli scienziati misurarono una radiazione di fondo di lunghezza d'onda pari a 10-3 m corrispondente ad una temperatura di 3 K= -273 °C

Tale è la temperatura prevista per la radiazione fossile dopo 15-18 miliardi di anni (tale è l'età dell'universo)

Quindi la radiazione fossile è ciò che resta dell'esplosione del Big Bang

Tale radiazione fossile è osservabile ancora sintonizzando un televisore su di un canale libero.

 

Universo chiuso o aperto?

 

Se la densità dell'Universo fosse superiore a quella critica ad un certo punto l'espansione rallenterebbe fino ad arrestarsi e comincerebbe una contrazione dell'Universo che porterebbe ad un innalzamento della temperatura fino al Big Crunch ossia alla totale implosione , per poi tornare au un Big bang e così all'infinito , come in un movimento a fisarmonica.

Ma recentemente si è dimostrato che :

la densità critica è di 4 o 5 atomi di idrogeno per m3 pari a 10-29 g/cm3, mentre la densità ,recentemente accertata, dell'universo è di 1 atomo di idrogeno per 3 m3 pari a 10-30 g/cm3 quindi 1/10 della densità critica di conseguenza l'universo è in espansione e continuerà ad espandersi , raffreddandosi portando alla morte fredda, quindi l' universo è aperto

wpe4F.jpg (3674 byte) Gell-Mann    wpe50.jpg (2889 byte)

Murray Gell-Mann

Nato a NewYork nel 1929 , premio Nobel per la fisica nel 1969

Dopo un brillantissimo corso di studi presso la Yale University,ottenne la cattedra di fisica teorica al California Institute of Technology .

Il suo nome è legato alle più impotanti ricerche sulle particelle elementari, i quark,e la loro interazione

1964 - Murray Gell-Mann introduce il modello dei quark

In un primo momento individua 3 quark ed i relativi antiquark :

u ( up - su ) d(down - giù ) s(strang-strano)

_    _    _

u,   d ,  s     antiquark

u e s di carica elettrica 2/3

d di carica elettrica -1/3

u e d formano la materia ordinaria a bassa energia

s in particelle instabili

2 regole

1) ogni barione (protone - neutrone ) è formato da 3 quark

2) ogni mesone è formato da 1 quark e 1 antiquark ( non dello stesso tipo)

Il nome quark proviene da una frase , a dir la verità priva di senso tratta da "Finnegans wake" La veglia di Finnegan di James Joice:

Three quarks for Mr. Marks"

Successivamente fu introdotto il quark

c ( charm- fascino) e poi

b(beauty - bellezza o anche bottom - basso)

t (top -alto ) scoperto nel 1994 di massa 150 volte più grande del protone

wpe51.jpg (3518 byte)  wpe52.jpg (3125 byte)

Stephen W. Hawking è nato a Oxford nel 1942.

Pur essendo condannato all'immobilità da una grave malattia neurologica (fu sottoposto alla tracheotomia che gli tolse la capacità di parlare e gli rese quasi impossibile comunicare) occupa oggi la cattedra lucasiana di matematica a Cambridge (la stessa che fu occupata da Newton).

Noto soprattutto per i suoi studi sui buchi neri,è oggi uno fra i cosmologi più autorevoli.

Fra i suoi scritti,"The large scale structure of space-time"(1973) e "General relativity:an Einstein centenary survey"(1979).In essi ci illustra le ultime teorie, i tentativi più recenti di risolvere il supremo mistero dell'universo:le teorie sulla fisica dei buchi neri,il principio autropico, la teoria dell'universo inflazionario,le teorie delle corde e delle supercorde, l'universo contenuto in una bolla ecc..

Spazio e tempo,l'espansione dell'universo, il principio d'indeterminazione, le particelle elementari e le forze della natura,l'origine e la sorte dell'universo,la freccia del tempo, l'unificazione della fisica,sono le grandi tappe del suo viaggio indimenticabile.

Il suo merito maggiore quello di aver espresso le idee fondamentali sull'origine e la sorte dell'universo senza bisogno di far ricorso alla matematica,in un modo comprensibile anche da chi non abbia una formazione scientifica.

wpe53.jpg (3740 byte)Carlo Rubbia (1934) fisico italiano

L'equipe guidata da Rubbia al CNR di Ginevra nel Laboratorio europeo per la fisica delle particelle arrivò a scoprire le particelle W+ ,W- e Z° bosoni intermedi mediatrici della forza elettrodebole

Per tale scoperta ebbe il premio Nobel nel 1984

Per la fisica moderna l'azione di una forza è sempre vista come scambio di particelle tra corpi che interagiscono :

per la forza elettromagnetica : i fotoni

nucleare forte : i gluoni nucleare debole : i bosoni

gravità : gravitoni ( solo ipotizzati )

Con questa scoperta sono state unificate la forza elettromagnetica e nucleare debole

I fisici sanno che nei primi attimi del Big Bang le 4 forze erano unificate in una sola e questa è materia degli studi più recenti

 Il motore di Rubbia a frammenti di fissione

Gli attuali veicoli spaziali bruciano combustibili chimici (ossigeno, idrogeno , cherosene) , ma la loro resa energetica è molto bassa

Il premio Nobel Rubbia ha presentato al CNR di Ginevra il suo progetto di realizzazione di un motore a frammenti di fissione.

Nella fissione nucleare un neutrone viene inviato a colpire il nucleo di un atomo (uranio o plutonio) Quest'ultimo si divide in due nuclei atomici più piccoli producendo energia e liberando un altro neutrone che a sua volta provoca la scissione di un altro atomo immescando una catena.

Il motore a frammenti di fissione funziona così:

le pareti del cuore del motore di Rubbia irradiano neutroni che vanno a colpire una particolare sostanza , l'americio . I nuclei atomici dell'americio si scindono in frammenti di fissione . Questi attraversano un flusso di idrogeno che si riscalda sfuggendo ad altissima temperatura , generando così la spinta.

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