Fabiola Gianotti su RAI 3

29 04 2013

     Ieri sera in prima serata, tra gli ospiti della puntata di “Che tempo che fa” condotta da Fabio Fazio, c’è stata Fabiola Gianotti, diventata famosa soprattutto per aver coordinato il Progetto ATLAS presso il LHC del CERN di Ginevra. Nei quindici minuti di intervista ha mostrato il fascino suo e quello della ricerca pura. In particolare ha parlato di particelle elementari e dello stato della ricerca in Italia. Tra i numerosi riconoscimenti (ricordo che le è stato assegnato il quinto posto dalla rivista Time come persona dell’anno 2012, al primo posto c’era Barack Obama), poche settimane fa ha ricevuto il Premio Nonino 2013 con la seguente motivazione: Il premio Nonino premia in lei l’eccellenza di una ricerca che ha un potenziale immenso ma purtroppo è spesso umiliata nel nostro paese.

Per chi non ha seguito l’intervista oppure vuole rivederla (consigliato a tutti gli studenti): Fabiola Gianotti a Che tempo che fa.

 




Il mercurio e il cappellaio matto

25 04 2013

     Per decenni il mercurio (simbolo Hg e numero atomico 80, nel sistema periodico situato tra l’oro e il tallio) è stato utilizzato come liquido nei termometri sanitari e soprattutto in questa veste è conosciuto dalla maggioranza della popolazione in varie parti del mondo.

     In ambito scolastico poi si apprende che il mercurio è un elemento chimico e, a partire dalla scuola “media”, si scopre che è stato utilizzato dal un certo Evangelista Torricelli (1608-1647, anche collaboratore e segretario di Galilei prima che questi morisse nel 1642) per determinare il valore della pressione atmosferica a livello del mare.

     L’esperienza di Torricelli dovrebbe essere ben conosciuta, ma la descrivo ugualmente nelle parti essenziali. Su ciascun punto e corpo della superficie terrestre, noi compresi, preme una colonna d’aria che si estende per tutto lo spessore dell’atmosfera. L’anno successivo (1643) alla morte di Galilei, Torricelli ebbe l’idea di misurare la pressione della colonna d’aria a livello del mare, su 1 cm2 di superficie. Il suo dispositivo era costituito da un tubo di vetro riempito di mercurio, di sezione 1 cm2, chiuso ad un’estremità ed alto 1 metro. Il tubo veniva capovolto in una vaschetta contenente anch’essa mercurio. Cosa osservò? Il livello del mercurio contenuto nel tubo scendeva e si fermava ad un’altezza di 760 mm rispetto al livello del mercurio della vaschetta. Concluse che la pressione idrostastica esercitata dalla colonna di mercurio era equilibrata da un eguale valore della pressione atmosferica che si esercitava sulla superficie libera dello stesso metallo contenuto nella vaschetta. Non è il caso di approfondire il tema della pressione atmosferica. Ma perché Torricelli usò il mercurio e non un liquido comunissimo come l’acqua? Per la sua densità elevata. Il mercurio ha una densità di 13,6 g/cm3, se avesse usato l’acqua (d = 1 g/cm3) sarebbe stata necessaria una colonna di vetro alta 14 metri!

     A quell’epoca si sapeva nulla sulla pericolosità del mercurio e veniva utilizzato senza precauzioni. Ad esempio è stato utilizzato per estrarre oro e argento dai rispettivi minerali. Nell’ultimo secolo il suo utilizzo ha riguardato anche alcuni processi industriali come catalizzatore e alcuni prodotti agricoli come fungicida. All’inquinamento naturale da mercurio, nel suolo e nelle acque, si è aggiunto anche il suo aumento di concentrazione in alcune zone, causato dalle attività umane. In Toscana, la zona del Monte Amiata è ricca di minerali contenenti mercurio che sono stati sfruttati per lungo tempo. Le acque superficiali di quest’area sono più ricche di mercurio rispetto alla norma e viene convogliato verso il Tirreno. Normalmente le acque marine contengono 1 mg di Hg per ogni 109 mg d’acqua (1 g per 1000 m3).

     Il caso più famoso di inquinamento da mercurio si è presentato in Giappone, negli anni ’50 e ’60 del secolo scorso, nella Baia di Minamata. Nel 1953 si scoprì un’epidemia di disturbi neurologici che, dopo numerose battaglie legali, si accertò era dovuta ad intossicazione da mercurio. Solo fino al 1960 ci furono 111 casi, 41 dei quali mortali. Cosa era successo? L’avvelenamento era dovuto ad un’alimentazione quasi esclusiva con pesci e molluschi pescati nelle acque inquinate da mercurio della baia. Il mercurio proveniva dalle lavorazioni industriali della costa e si era accumulato a causa dello scarso ricambio delle acque di Minamata con quelle dell’Oceano Pacifico. Le acque contenevano una quantità di Hg, in media, 25 volte superiore al valore “normale” indicato sopra. Pesci e molluschi avevano concentrazioni di questo metallo da mille a diecimila volte superiore a quella delle acque dove erano stati pescati. Motivo? Un accumulo progressivo nella catena alimentare dal fitoplancton ai pesci e all’uomo.

     Ma cosa c’entra il cappellaio matto con il mercurio? Tra le tante attività in cui è stato utilizzato il mercurio, c’è la produzione e lavorazione dei cappelli. Il mercurio era usato, tra il 1750 circa e il 1850, per la lavorazione del tessuto e del feltro. In particolare, le pelli necessarie per alcune parti dei cappelli, venivano immerse in una soluzione arancione contenente nitrato di mercurio, Hg(NO3)2. I vapori del metallo che si sprigionavano durante la lavorazione, impregnavano tessuti e aria, venivano inalati o assorbiti per via cutanea per anni e anni, causando spesso problemi neurologici e facendo perdere i capelli a coloro che lavoravano per la produzione di cappelli. Sicuramente Lewis Carroll (1832-1898) inventando il personaggio del cappellaio (anche se nell’opera originale l’aggettivo “matto” mad, non c’è. C’è solo hatter “cappellaio”) ha tenuto conto di questi problemi. Infatti in Le Avventure di Alice nel Paese delle Meraviglie non descrive tanto l’aspetto fisico del cappellaio, ma soprattutto i suoi “strani”, eccentrici comportamenti dovuti ad una probabile, parziale perdita di senno a causa del mercurio. Del resto in Inghilterra a quell’epoca l’espressione “matto come un cappellaio” era abbastanza diffusa.

     In base ad una direttiva europea, dal 2009 in Italia, il termometro a mercurio non può essere più commercializzato proprio a causa della tossicità di questo metallo, l’unico che a temperatura ambiente si presenta allo stato liquido.

     Anche Primo Levi nel Sistema Periodico dedica un capitolo delle sue storie al mercurio. Riporto un breve brano. “…Dentro la grotta Maggie correva avanti e indietro come i cani da caccia, come se la chiamassero quelle voci che lei diceva di sentire: ad un tratto ha cacciato un urlo e ci ha fatto arricciare tutti i peli. C’era nel cielo della cupola una fenditura, e ne cadevano gocce, ma non d’acqua: gocce lucenti e pesanti, che piombavano sul pavimento di roccia e scoppiavano in mille goccioline che rotolavano lontano. Un po’ più in basso si era formata una pozza, e allora abbiamo capito che quello era mercurio: Hendrik l’ha toccata, e poi anch’io; era una materia fredda e viva, che si muoveva in piccole onde come irritate e frenetiche. …”1

(1) Primo Levi, “Il Sistema Periodico”, Einaudi, Torino 1975. Pag. 106.

Immagine del cappellaio matto interpretato da Johnny Depp nel film Alice in Wonderland.

Per saperne di più: http://it.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(elemento_chimico)

http://www.youtube.com/watch?v=hVJcaUOsqH8

http://www.youtube.com/watch?v=OqePu9Ftq_k

 




Piano nazionale sull’amianto

16 04 2013

     Il «Piano Nazionale Amianto. Linee di intervento per un’azione coordinata delle Amministrazioni Statali e Territoriali» è stato presentato da poche settimane a Casale Monferrato dal ministro della salute Renato Balduzzi. Di cosa si tratta? È una risposta operativa a un problema che nei decenni scorsi ha coinvolto decine di migliaia di persone in Italia e in altri Paesi. La città italiana più colpita dalla triste vicenda dell’amianto e delle malattie ad esso correlate è proprio Casale Monferrato. Nelle stesse settimane in cui è stato presentato il progetto amianto, a Torino c’è stata la sentenza sul “processo Eternit”, dal nome della più grande azienda multinazionale che ha realizzato manufatti in cemento-amianto. Il processo è stato seguito anche da altri Stati europei e ha portato all’attenzione internazionale il problema delle morti causate dall’asbesto. Sarà così anche per questo piano? Si riusciranno a concordare interventi internazionali e a riunire le forze per curare meglio gli ammalati e ridurre le morti per asbestosi? Ricordo che ci sono parti del mondo in cui l’uso dell’amianto per i prodotti dell’edilizia continua.

     Il Italia l’impiego di questo minerale è stato vietato dal 1992 (Legge 257/92), ma dopo vent’anni continua a causate malati e morti con gravi ripercussioni sanitarie, sociali ed economiche. Il “picco” delle malattie amianto-correlate si prevede sarà raggiunto tra il 2020 e il 2025.

Il testo completo del piano amianto (circa 40 pagine) è scaricabile dal Ministero della Salute a questo link.

     Il piano è articolato in tre macroaree: tutela della salute, tutela ambientale, sicurezza del lavoro e tutela previdenziale ed è stato elaborato congiuntamente dai ministeri della Salute, dell’Ambiente e del Lavoro. Tra gli obiettivi si vuole: migliorare la conoscenza delle malattie correlate a questo minerale, realizzare una rete che coinvolga anche altri Paesi, migliorare la sorveglianza sanitaria e la valutazione del rischio amianto, individuare marcatori biologici di diagnosi precoce, attivare adeguati percorsi di cura e riabilitazione.

     Il testo del piano inizia con queste amare constatazioni: “Le fibre di asbesto – una famiglia di silicati fibrosi resistenti al calore, agli acidi e agli alcali – inalate provocano gravi patologie dell’apparato respiratorio (l’asbestosi, il tumore maligno del polmone e della laringe e il mesotelioma pleurico) e neoplasie a carico di altri organi, il mesotelioma peritoneale, pericardico e della tunica vaginale del testicolo, e il tumore maligno dell’ovaio. Causano inoltre placche pleuriche e inspessimenti pleurici diffusi. Alcuni studi suggeriscono che sia causa di tumori maligni in ulteriori sedi, quale l’apparato digerente. Queste patologie sono caratterizzate da un lungo intervallo di latenza tra l’inizio dell’esposizione e la comparsa della malattia, intervallo che, nel caso del mesotelioma, è in genere di decenni”.

     Sull’amianto ho già scritto, tempo fa, della composizione chimica e della cava di Balangero (TO), bonificata. Da un decennio circa si stanno bonificando anche tetti di capannoni in varie parti d’Italia, ma l’attuale periodo di recessione economica e le difficoltà in cui si trovano famiglie e imprese hanno rallentato il percorso. Ci vorranno ancora molti anni per bonificare l’intero territorio italiano. 

     In base ai regolamenti del Ministero della Salute, i laboratori che effettuano analisi di materiali contenenti amianto devono essere “qualificati, accreditati e iscritti in appositi registri”. In altre parole, devono avere nel proprio organico almeno un chimico. Ma da quanto segnalano varie sedi regionali o interregionali dell’ordine dei chimici, non è sempre così. 

     Per saperne di più sull’amianto (o asbesto): https://it.wikipedia.org/wiki/Asbesto

Nelle immagini: copertura con lastre in eternit; fibre di amianto al microscopio elettronico a scansione (SEM). (Tratta da: http://www.crcnet.it/images/SEM-FotoFibre.jpg).

 




Scienza è …

11 04 2013

     Dare una definizione completa di scienza è difficile, perché in ogni caso si rischia che non sia esaustiva. Forse il significato di scienza è definito meglio con un insieme di termini che evocano concetti significativi, come quelli che ho rappresentato nell’immagine. Naturalmente riflettendoci un po’, ciascuno, in base ai propri studi, alle proprie esperienze e convinzioni, può condividere o modificare a piacere l’immagine e il corrispondente significato.

     Dal vocabolario della lingua italiana “Il Nuovo Zingarelli”, si legge che scienza è il “Complesso dei risultati dell’attività speculativa umana volta alla conoscenza di cause, leggi, effetti e intorno a un determinato ordine di fenomeni, e basata sul metodo, lo studio e l’esperienza”. Per scienze invece si intendono “L’insieme delle discipline fondate essenzialmente sul calcolo e l’osservazione, come matematica, fisica, chimica, scienze naturali, astronomia”.

     Se si vuole un collegamento alla nascita della scienza moderna, sperimentale, quella del metodo scientifico galileiano, possono aiutarci le parole di Isaac Asimov: “La sua [di Galileo] rivoluzione consistette nel mettere la <<induzione>> al di sopra della <<deduzione>> come metodo logico della scienza. Anziché giungere alle conclusioni in base a un insieme di generalizzazioni assunte come vere, il metodo induttivo parte dalle osservazioni e da esse ricava delle generalizzazioni (o, se preferite, degli assiomi)” 1.

     La curiosità è propria dell’uomo e degli animali cosiddetti “superiori”. Da sempre l’uomo e gli ominidi da cui discende hanno cercato di capire e spiegare eventi e fenomeni naturali. Ma ci sono voluti millenni per superare superstizioni e credenze. Osservando molti comportamenti umani si capisce che il cammino della scienza è ancora lungo, perché anche oggi tanti ritengono più facile e più comodo rifugiarsi nell’irrazionale. Tanti altri sfruttano per i loro interessi questi “bisogni”, o, se preferite, queste “debolezze” umane.

     In Italia poi la situazione è ancora più difficile, ma non bisogna rassegnarsi al fatto che purtroppo non è un Paese per la Scienza né per la ricerca. Del resto non è neanche un Paese per bambini, considerata la bassissima natalità (anche questo influisce negativamente sul futuro di una nazione). Il problema della ricerca scientifica è sia finanziario sia culturale. Consideriamo ad esempio la Corea, che in queste settimane è caratterizzata da pericolose tensioni militari intorno al 38° parallelo, tra il nord da una parte e il sud con gli USA dall’altra. Rispetto all’Italia, la Corea del Sud ha avuto e sta avendo una crescita enorme. Ad esempio la compagnia sud-coreana Samsung, grazie agli investimenti in ricerca, è diventata la prima la mondo per i prodotti tecnologici ed elettronici. La Hyundai Kia Automotive Group è diventata la prima al mondo, per profitto, nel settore delle automobili e la quarta per numero di vetture vendute. Il grafico chiarisce i termini della questione finanziaria rispetto all’Italia: la Corea del Sud nel 2102 ha dedicato alla ricerca ben l’11,1% del suo prodotto interno (PIL), l’Italia solo l’1,3%. Non dobbiamo meravigliarci se il ritmo di crescita economica e la capacità produttiva di questo e altri Paesi asiatici aumenta del 7-8% all’anno, rispetto all’attuale recessione italiana e di altri Stati europei.

     Sul piano culturale poi, in Italia la scienza non è considerata un “valore importante”. I motivi sono molti e io sono in grado di riferirmi solo a ciò che conosco meglio: abbiamo un sistema scolastico che dalle scuole materne fino all’università non valorizza abbastanza le materie scientifiche e tecniche. Eppure scienza e tecnologia, opportunamente usate, hanno come fini: il bene comune, la tutela della vita umana e la lotta alle malattie, la lotta alle carestie, la difesa dell’ambiente e della diversità biologica, la ricerca di fonti energetiche non inquinanti, uno sviluppo industriale ed economico ecosostenibile, …

     Non abbattiamoci, ma verrà il giorno in cui la maggioranza dei giovani meglio laureati e formati, quelli più intraprendenti, con esperienze di studio, ricerca e formazione anche all’estero, si stabiliranno o ritorneranno in Italia?

Nota(1): Isaac Asimov “Il libro di fisica”, Oscar Mondadori, 1986.

 




Conferenza sull’atomo e il teletrasporto quantistico

8 04 2013

     Ancora un’interessante conferenza serale a Grugliasco. Questa settimana si parlerà di meccanica quantistica, la teoria che cerca di spiegare nel modo più completo possibile il mondo ultramicroscopico degli atomi e delle particelle subatomiche.

La meccanica quantistica oggi coordina in un unico schema le ipotesi elaborate nei primi decenni del secolo scorso per superare le difficoltà delle teorie classiche sulla struttura della materia. Alla meccanica quantistica si è arrivati per gradi, passando attraverso la teoria dei quanti prima e quella della meccanica ondulatoria poi.

     Saranno effettuati collegamenti con applicazioni tecnologiche attuali e quelle probabili del futuro. La locandina a sinistra indica il nome del relatore, Marco Genovese, ricercatore e responsabile del programma di ricerca INRIM di Torino in ottica quantistica. Il compito di moderatore sarà svolto dal prof. Michele Caponigro. Un’occasione rara, perciò da non perdere per quanti, studenti o adulti, si interessano di fisica e chimica oppure di nuove tecnologie.

 




Cacciatori di elementi transuranici

1 04 2013

     Gli anni della seconda guerra mondiale, con i numerosi progetti scientifici e tecnologici per scopi militari, primo fra tutti il Progetto Manhattan, diedero il via alla creazione degli elementi artificiali transuranici. Iniziò Edwin McMillan (1907-1991) nel 1940 con la creazione dell’elemento numero 93 che, trovandosi dopo l’uranio e in analogia con il pianeta Nettuno situato dopo Urano, venne chiamato nettunio (Np). Subito ci si rese conto dell’instabilità del nettunio e della possibilità di ottenere l’elemento successivo, il numero 94. Ma McMillan, già famoso, venne chiamato dal governo americano per lavorare nei progetti che avrebbero potuto avere applicazioni militari e il suo lavoro alla Berkeley, università della California, venne ripreso da Glenn Seaborg (1912- 1999), allievo di Gilbert Lewis (1875-1946), l’ideatore della teoria sui legami covalenti e delle formule di struttura in cui i legami sono rappresentati da una linea singola, doppia o tripla a seconda del tipo di legame (ogni linea rappresenta due elettroni condivisi). Nel 1941 Seaborg riuscì ad ottenere un campione dell’elemento 94 che, continuando con l’analogia dei pianeti del Sistema solare, fu chiamato plutonio (Pu). L’anno successivo anche Seaborg fu “arruolato”, insieme ad Albert Ghiorso (1915-2010) un tecnico suo assistente,  dal governo statunitense per partecipare a Chicago ad una sezione del Progetto Manhattan. Nel 1944 i due ricercatori decisero di bombardare  il plutonio con particelle alfa (due protoni e due neutroni, cioè un nucleo di elio). In precedenza, come “proiettili” venivano utilizzati solo neutroni, più difficili da accelerare. Il bombardamento del plutonio con particelle alfa diede origine a due nuovi elementi: il numero 96 ottenuto dall’unione dei 94 protoni del plutonio più i due protoni delle particelle alfa e il numero 95 che si otteneva immediatamente per decadimento del numero 96 con l’emissione di un protone. Spettava a Seaborg e Ghiorso, gli scopritori, proporre il nome. Decisero di chiamare americio (Am) l’elemento 95, in  onore della loro patria e curio (Cm) l’elemento 96, in onore di Marie Curie.

     Continuando con le particelle alfa, a Berkeley, Seaborg, Ghiorso e i loro collaboratori ottennero gli elementi 97 (nel 1949) e 98 (1950) che chiamarono rispettivamente berkelio (Bk) e californio (Cf). McMillan e Seaborg, nel 1951 ricevettero insieme il Nobel per la chimica per le loro scoperte sugli elementi transuranici. Intanto il gruppo di Berkeley procedeva senza sosta come un treno rapido: decisero di studiare i frammenti radioattivi di corallo raccolti nelle isole del Pacifico, dove c’era stata un’esplosione con la bomba ad idrogeno.

     Con il solito bombardamento, nel 1952 ottennero l’elemento 99, einstenio (Es) e nel 1953 il fermio (Fm), l’elemento 100. A mano a mano che si ottenevano elementi con numero di protoni più alto, le quantità erano sempre più ridotte. Per poter procedere sulla stessa strada e avere una quantità sufficiente di einstenio per approdare all’elemento 101, dovettero “bombardare” plutonio per circa tre anni! Non bastava, le difficoltà tecniche aumentavano progressivamente, come anche la verifica dei materiali ottenuti. Nel 1955, il gruppo guidato da Seaborg e Ghiorso arrivò alla creazione dell’elemento 101 che battezzò mendelevio (Md), in omaggio al principale “ideatore” della tavola periodica. Sul piano politico la notizia del nome scelto fece un certo scalpore: la guerra fredda con l’URSS era già iniziata e molti non vedevano di buon occhio un riconoscimento per il sovietico Dimitrij Ivanovic Mendeleev (1834-1907). Irremovibili nella loro decisione, i grandi Seaborg e Ghiorso dimostrarono che la scienza può essere al disopra delle dispute politiche e militari.

     Ma non era finita, quel gruppo prestigioso nel 1958 scoprì l’elemento 102, il nobelio (No) continuando ad omaggiare i grandi della Scienza. Nel 1961 fu la volta del laurenzio (Lr) per celebrare Ernest Lwrence, il fondatore del Berkeley Radiation Laboratory che aveva permesso loro tante scoperte.

     Dopo quei decenni eccezionali, la “locomotiva” del gruppo di Berkeley incominciò a perdere la sua spinta propulsiva, incalzata da alcuni laboratori europei: sovietici prima e tedeschi poi. Ma la coppia Seaborg-Ghiorso aveva ottenuto il record per numero di elementi scoperti e Glenn Theodore Seaborg è stato l’unico scienziato ad aver avuto anche l’onore da vivente, per una serie di motivi, di vedere il proprio nome assegnato ad un elemento chimico: il numero 106 seaborgio (Sg).

     Nell’immagine, l’ormai vecchio Seaborg (morì tre anni dopo) indica l’elemento che porta il suo nome. Foto dal sito http://www.achievement.org

L’altra foto ritrae Albert Ghiorso in un gruppo di ricercatori ed è tratta dal sito: http://pt.wikipedia.org/wiki/Albert_Ghiorso