12 ottobre 2021

14 settembre 2021

Il Cruciripasso

**I primi dieci ad aver risposto al concorso di fine estate sono Noemi da Catania, João da Montichiari, Ida da Roma, Michele da Ferrara, Francesca da Cuneo, Giorgio da Torino, Irene da Montichiari, Brunella da Matera, Michele da Palermo, Antonella da Matera** 

13 luglio 2021

Il 4 luglio, oltre a essere il giorno dell'Indipendenza per gli Stati Uniti, è anche la ricorrenza di una scoperta che di recente si è guadagnata il Premio Nobel. Di quale scoperta si tratta?

a) Onde gravitazionali;
b) Bosone di Higgs;
c) Oscillazioni del neutrino, che mostrano che il neutrino ha massa;
d) Buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia;

15 giugno 2021

I neutrini possono interagire mediante:
a) interazione elettromagnetica 
b) interazione nucleare forte 
c) interazione nucleare debole 
d)  nessuna delle precedenti

18 maggio 2021

Recentemente l'esperimento del FERMILAB Muon g−2 ha confermato i risultati di un precedente esperimento sui muoni effettuato al Brookhaven National Laboratory, facendo intravedere la possibilità di una nuova fisica. 
La domanda è questa, per cosa sta "g-2" nel nome dell'esperimento?

14 aprile 2021

Per quale principio due elettroni non possono stare in uno stesso stato quantico?

a. principio di indeterminazione di Heisenberg
b. principio di esclusione di Pauli
c. principio di complementarietà di Bohr
d. nessuno dei precedenti, due elettroni possono stare su uno stesso stato quantico

**Luca di Genova e Martina di Maglie sono stati i più veloci a rispondere alla domanda del 14 aprile**

La risposta corretta è la b.
Due elettroni non possono stare sullo stesso stato quantico per il principio di esclusione di Pauli.
Il principio di esclusione di Pauli, formulato da  Wolfgang Pauli nel 1925, è un principio della meccanica quantistica che afferma che due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico.
Il principio si applica solo ai fermioni, ovvero particelle con spin semi-intero, che includono protoni, neutroni ed elettroni, le tre particelle che compongono la materia ordinaria. Esso non è valido per i bosoni, ovvero le particelle con spin intero.

17 marzo 2021

Prodotti in alta atmosfera dalle collisioni dei raggi cosmici con i nuclei atomici delle molecole d’aria, i muoni sopravvivono circa 2,2 microsecondi prima di decadere, producendo un elettrone e due neutrini. Poiché viaggiano quasi alla velocità della luce, in 2,2 microsecondi (vita media) i muoni dovrebbero percorrere circa 660 m, ma allora come fanno a raggiungere la Terra dall'alta atmosfera?

**Giada di Brescia e Marco di Bologna sono stati i più veloci a rispondere alla domanda del 17 marzo**

 I muoni  che vengono prodotti in alta atmosfera, a decine di km dalla Terra, viaggiano a velocità prossime a quella della luce. Per questo sono considerati relativistici e per loro non sono trascurabili gli effetti della Relatività Speciale teorizzata da Einstein: la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze.
Per noi sulla Terra il tempo dei muoni rallenta. Nel tempo proprio del muone sono sempre trascorsi al massimo 2,2 microsecondi, ma nel sistema di riferimento della Terra, in base all'energia del muone possono passare anche diversi secondi prima che il muone decada. Per esempio, un muone di 1 GeV viaggerà al 99,4% della velocità della luce e il tempo si dilata di 10 volte.  Se l'energia è di 10 GeV la velocità sarà pari al 99,994% di quella della  luce e il muone potrà viaggiare per un tempo circa 100 volte superiore al suo tempo proprio di decadimento e potrà attraversare tutta l'atmosfera.
Possiamo notare che si può vedere anche il problema dal punto di vista del muone e in questo caso, viaggiando così veloci, per i muoni la distanza dall'alta atmosfera al suolo terrestre si contrae e 2,2 microsecondi sono sufficienti per raggiungere la Terra.

15 febbraio 2021

Vogliamo andare al mare e portarci del ghiaccio. Di che materiale dovrebbe essere lo stampo perché l'acqua si solidifichi più rapidamente una volta messa nel congelatore?

1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. vetro
                           2. plastica
                           3. alluminio
                           4. legno

 ** Giuseppe di Milano e Samuel di Pavia sono stati i più veloci a rispondere alla domanda del 15 febbraio **
La risposta corretta è la numero 3: l'alluminio è il miglior conduttore di calore tra quelli elencati e quindi disperde il calore dall'acqua con più facilità aiutando la solidificazione.

20 gennaio 2021

E se la pallina finisse in un buco che arriva dall'altro lato della Terra passando per il suo centro, che cosa succederebbe?

Con un po' di fantasia pensate alla Terra come a una sfera perfetta, che gli effetti della sua rotazione siano trascurabili e che dentro al tunnel non ci sia l'attrito dovuto all'aria né la temperatura e la pressione elevatissime al centro della Terra. E motivate la risposta!

 ** Raffaella di Zoagno e Andrea di Nuoro sono stati i più veloci a rispondere alla domanda del 20 gennaio **

Se fossimo in grado di scavare un tratto di tunnel che andasse direttamente al centro della Terra e di far cadere al suo interno la pallina, il viaggio del povero oggetto non sarebbe tranquillissimo. Prima ancora di aver percorso l'uno per cento del viaggio, la pallina sarebbe sbriciolata dall'immensa pressione e bruciata dal calore. Ma facciamo finta di aver scavato dritto nel nocciolo e che la pallina sia indistruttibile.

In assenza di aria la pallina impiegherebbe circa 20 minuti per raggiungere il centro, arrivando a una velocità massima di circa 40.000 km/h. Superato il centro incomincerebbe a rallentare per poi raggiungere l’altro estremo in un continuo pendolare tra i due estremi. In presenza di aria, la pallina raggiungerebbe rapidamente la velocità asintotica di circa 200 km/h e occorrerebbe un giorno e mezzo di caduta per arrivare al centro. Una volta lì, incomincerebbe a pendolare con periodi sempre più brevi e in poco tempo rimarrebbe bloccata nel centro.

15 dicembre 2020

Immaginiamo di essere un pattinatore al centro di un lago ghiacciato, la cui superficie è perfettamente liscia. In assenza di attrito non riusciremmo a far presa sul ghiaccio per spingerci in avanti. Esiste un modo per raggiungere la riva?

Motivare la risposta

** Mara di Schio e Lorenzo di Cordovado sono stati i più veloci a rispondere alla domanda del 15 dicembre **

 Risposta corretta:

In assenza di attrito, possiamo considerare il moto orizzontale del pattinatore sul lago ghiacciato come quello in un sistema isolato dalle forze esterne. In un sistema isolato la quantità di moto totale si conserva e in questo caso è pari a zero, essendo il pattinatore fermo al centro del lago. Sfruttando tale legge di conservazione e trascurando l'attrito dell'aria, per raggiungere la riva al pattinatore basterà lanciare un oggetto (guanto, cappello, pattino, ecc.) in una direzione, che avrà come conseguenza quella di imporre un moto in direzione opposta al pattinatore stesso, per il principio di azione e reazione.

17 novembre 2020

Se vogliamo raffreddare un oggetto ad una temperatura il più vicino possibile allo zero assoluto, lo dobbiamo immergere in un contenitore pieno di:

- ghiaccio secco

- elio liquido

- azoto liquido

- neon liquido

Motivare la risposta

La risposta corretta è: Elio liquido.

** Giulia di Valdagno e Lucia di Modena sono stati i più veloci a rispondere alla domanda del 17 novembre **

Se prendiamo come riferimento lo Zero assoluto, pari a -273.2ºC (0K), l'elio si trova in fase liquida a temperature inferiori a -269ºC (4.2K). L'elio liquido viene utilizzato nella criogenia, in particolare nel raffreddamento dei magneti superconduttori, come quelli del Large Hadron Collider al CERN di Ginevra, ma anche quelli dalle apparecchiature per la risonanza magnetica nucleare.

Per approfondimenti: https://scienzapertutti.infn.it/3-strutture-chimiche-dei-superconduttori-e-scala-di-temperatura

13 ottobre 2020

Se al posto del Sole ci fosse un buco nero di uguale massa, la forza gravitazionale sulla Terra sarebbe diversa?

a) sarebbe la stessa, non cambierebbe nulla

b) aumenterebbe enormemente, e tutti i pianeti collasserebbero nel buco nero

c) aumenterebbe e tutti i pianeti, fino a Venere, collasserebbero nel buco nero

d) diminuirebbe portando ad un evento esplosivo del sistema solare

La riposta giusta è la a)

**Salvatore e Rina sono stati i più veloci a rispondere alla domanda del 13 ottobre **

Non ci sarebbe alcun cambiamento gravitazionale, nè per la Terra nè per gli altri pianeti, compresi quelli più vicini al centro del sistema solare.

Per capire questo possiamo calcolare il raggio di un buco nero con massa equivalente a quella del Sole. Questo è il raggio di Schwarzschild che identifica l’orizzonte degli eventi, cioè quel valore al di sotto del quale la velocità di fuga dal corpo supera la velocità della luce e quindi identifica la distanza dalla quale non ci si può allontanare dal corpo. 

Nel caso in questione, il raggio di Schwarzschild vale circa 3 km, a fronte di un raggio reale medio del Sole di circa 700000 km. Qualsiasi pianeta del sistema solare si trova ben al di fuori dell’orizzonte degli eventi di un tale buco nero. In definitiva, per distanze superiori ai 3 km, il campo gravitazionale ha un andamento regolare e lo spazio-tempo si comporta come se nulla fosse successo.