340esimo anniversario della prima determinazione della velocità della luce

10 12 2016

     Oggi sappiamo che la velocità della luce nel vuoto è circa 300.000 km/sec. Ma per secoli si è creduto che la luce avesse una velocità infinita, non calcolabile. I primi tentativi per determinare la velocità della luce furono fatti nel 1600 da Galileo Galilei (1564-1642): con l’aiuto di un assistente, utilizzò due lanterne poste in cima a due colline distanti un miglio e si propose di calcolare il tempo che la luce impiegava per passare da un punto all’altro. Ma per percorrere un miglio, la luce impiega circa cinque milionesimi di secondo, un valore assolutamente non misurabile per le tecnologie dell’epoca.

     Dopo Galileo ci provò un suo seguace: Giovanni Alfonso Borrelli (1608-1679), utilizzando due specchi riflettenti posizionati alla distanza Firenze-Pistoia, ma senza successo.

     Per ottenere la prima misura della velocità della luce si dovette attendere il 1676, quando l’astronomo danese Ole Rømer (1644-1710) utilizzò proprio un metodo astronomico, basato sull’osservazione delle eclissi di Io, uno dei maggiori satelliti di Giove scoperti da Galileo nel 1609 (da lui definiti “pianeti medicei”), viste da posizioni diverse della Terra lungo la sua orbita intorno al Sole. Nel 1676 Rømer lavorava al Reale Osservatorio Astronomico di Parigi, che era diretto dall’italiano Giovanni Domenico Cassini (1625-1712, scopritore di quattro satelliti di Saturno e di una “zona”, o divisione, degli anelli di questo pianeta che porta il suo nome), e aveva ipotizzato che seppur elevatissima la velocità della luce non doveva essere infinita.

     Per le sue misurazioni, Rømer avrebbe dovuto conoscere con precisione il valore del diametro terrestre, ma era stato definito solo in modo approssimativo, perciò ottenne che la luce viaggiava a 350.000 km/sec. L’ordine di grandezza era corretto, ma il valore troppo alto rispetto alla velocità reale. Rømer però ebbe il merito di dimostrare che quella della luce non è una velocità infinita ed è misurabile.

     Il motore di ricerca Google, col suo “Doodle” dello scorso 7 dicembre ha voluto ricordare i 340 anni trascorsi dall’esperimento e spiegare l’ingegnoso metodo utilizzato dall’astronomo danese che fece da apripista per ulteriori misurazioni, sempre più accurate. Infatti nel 1690 ci provò il matematico, astronomo e fisico olandese Christiaan Huygens (1629-1695) che ottenne un valore molto vicino a quello calcolato oggi.

     Dopo Huygens, altri valori sempre più vicini a quelli odierni e con altri metodi furono ricavati da Hippolyte Fizeau (1819-1896) nel 1849 (metodo della ruota dentata) e da Leon Foucault (1819-1868), conosciuto soprattutto per il famoso pendolo col quale dimostrò in modo geniale la rotazione della Terra intorno al proprio asse. Foucault nel 1862 utilizzò il metodo dello specchio rotante.

     Negli ultimi decenni, la determinazione della velocità della luce e delle radiazioni elettromagnetiche in generale, non viene più fatta con metodi ottici ma metodi elettronici. Ad esempio nel 1972, il National Boureau of Standards di Boulder in Colorado ha ottenuto una velocità della luce nel vuoto (c) misurando la frequenza (f) della radiazione emessa da un laser a Elio-Neon e la corrispondente lunghezza d’onda (l). La velocità è stata ottenuta con la relazione c= lf ed è risultata 299.792,4562 km/sec. Altre prove hanno dato 299.792,458 km/sec. Un valore ormai consolidato che costituisce una costante fisica internazionale.

     Ricordo che con questa velocità, la luce emessa dal Sole, che dista in media 150 milioni di km, per arrivare sulla Terra impiega circa 8 minuti e 20 secondi (500 secondi). Dovresti saper calcolare facilmente come si ottiene questo valore, se ricordi che la velocità è data dal rapporto Spazio/Tempo.

Per saperne di più:Video: La velocità della luce(Focus);The Speed of Light: A Digital Story. (In inglese). https://it.wikipedia.org/wiki/Ole_R%C3%B8mer ; https://it.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens . Crediti immagine Rømer: Wikipedia .

In basso, il Doodle di Google dedicato all’esperimento di Rømer.




La nuova Tavola Periodica degli Elementi

4 12 2016

     Dopo la proposta dei nomi dei quattro nuovi elementi artificiali scoperti, la IUPAC ha impiegato circa cinque mesi di consultazioni e finalmente pochi giorni fa ha deciso di accettarli. L’elemento 113 è stato chiamato nihonium (simbolo Nh, italianizzato in nihonio), in onore della giapponese Nihon, città dello scopritore. L’elemento 115 è stato chiamato moscovium (simbolo Mc, italianizzato in moscovio), in onore alla capitale russa, anche in questo caso città dello scopritore. L’elemento 117 (simbolo Ts) è il tennessine (o tennessinio), che prende il nome dallo Stato americano del Tennessee, uno dei più conosciuti per le ricerche chimiche. L’elemento 118 invece onora il nome di un chimico russo tuttora vivente, Yuri Oganessian, scopritore di alcuni elementi artificiali. Si chiama perciò oganesson (simbolo Og). Diventa il secondo elemento chimico della storia dedicato ad uno scienziato vivente, dopo il seaborgio (Sg).

     La discussione sull’utilità di questi e altri elementi artificiali continua: trattandosi di elementi fortemente instabili, ottenuti solo in particolari condizioni di laboratorio e per frazioni di secondo, molti li ritengono di nessuna utilità pratica.

     I nomi provvisori e ora sostituiti sulle precedenti tavole erano: 113 (Uut, Ununtrium, ossia uno-uno-tre); 115 (Uup, Ununpentium, uno-uno-cinque); 117 (Uus, Ununseptium, uno-uno-sette); 118 (Uuo, Ununoctium, uno-uno-otto). Per chi si sarà chiesto, magari da anni, il significato di quelle sigle: semplice, si riferivano al numero atomico.

La nuova Tavola periodica è in basso. Chi vuole, può scaricarne una di maggiori dimensioni, eventualmente da stampare, sul sito ufficiale della IUPAC. Vedi anche: I nomi proposti per i quattro nuovi elementi chimici. Crediti immagine: IUPAC. 




Dall’arte tintoria al numero di Avogadro, l’evoluzione della chimica a Torino

1 12 2016

L’Accademia delle Scienze di Torino è sempre più aperta al grande pubblico: dal 1° novembre 2016, la prestigiosa Biblioteca, costituita da un numero di volumi compreso tra 250mila e 300mila oltre a carteggi, manoscritti e codici miniati, è aperta a tutti.

     Nel frattempo proseguono le varie attività: convegni, seminari, adunanze, pubblicazioni, soprattutto attività destinate alla didattica. Percorsi e laboratori didattici riguardanti personaggi scientifici di rilievo nella storia della Scienza.

     Fra le schede più interessanti pubblicate sul sito web, spiccano quelle su “Storia e Scienza” che comprendono anche un dossier sull’evoluzione della chimica in Piemonte: “Dall’arte tintoria al numero di Avogadro, l’evoluzione della chimica a Torino”.

     Il dossier inizia descrivendo la scarsa considerazione in cui era tenuta la Chimica alla fine del 1700, in cui l’insegnamento universitario della chimica era semplicemente inserito nel corso di Fisica, istituito nel 1720. L’excursus storico propone, tra l’altro, le Scuole militari, fra cui quella di artiglieria con un duro percorso di sette anni su corsi di matematica, fisica, chimica e disegno. Si prosegue col gigante della chimica italiana, Amedeo Avogadro, scopritore della legge che porta il suo nome: «A parità di condizioni di pressione e di temperatura volumi eguali di gas contengono lo stesso numero di molecole» , il cui numero 6,022*1023, una costante universale scoperta successivamente, sarà ricordato per sempre come “Numero di Avogadro”. Tra i processi chimici più vistosi rientra anche la colorazione dei tessuti, effettuata una volta con coloranti naturali, comunque da estrarre da prodotti vegetali o animali, e poi dal XX secolo con coloranti di sintesi.

Sommario del dossier:

Crediti, anche immagine: http://www.accademiadellescienze.it/home .

Coloranti: Università di Camerino.