I colori delle stelle

Le stelle sembrano tutte bianche a prima vista. Se però le osserviamo con attenzione, possiamo notare tutta una gamma di colori: blu bianco, rosso, ecc. Il motivo per cui le stelle hanno diversi colori rimase un mistero fino a due secoli fa, quando i fisici svilupparono un'adeguata comprensione della natura della luce e delle proprietà della materia alle altissime temperature.
In fisica lo spettro visibile è quella parte dello spettro elettromagnetico che cade tra il rosso e il violetto includendo tutti i colori percepibili dall'occhio umano che danno vita dunque al fenomeno della luce. La lunghezza d'onda della luce visibile nell'aria va indicativamente dai 390 ai 700nm .In termini di frequenze, lo spettro visibile varia tra i 770 ed i 430 THz.

Un prisma separa per rifrazione la luce nei colori che compongono lo spettro visibile (esperimento di Newton). Ma oltre i colori nello spettro della luce ci sono delle zone scure. Cosa sono? 
Il primo ad osservare delle zone scure nello spettro del sole fu il chimico inglese William Hyde Wollaston nel 1802. Successivamente, nel 1814, Fraunhofer riscoprì indipendentemente le linee e cominciò una classificazione sistematica, insieme ad una misura accurata della lunghezza d'onda delle linee stesse. Catalogò in tutto 570 linee, assegnando alle principali le lettere da A a K e altre lettere alle linee più deboli.
Successivamente Kirchhoff e Bunsen, scoprirono che ciascun elemento chimico può essere associato a serie di righe spettrali e dedussero perciò che le linee scure nello spettro solare fossero dovute all'assorbimento da parte degli elementi presenti negli strati più esterni del sole. Oggi, con le moderne tecniche di osservazione e di spettroscopia si possono distinguere migliaia di righe nello spettro solare.
Ogni elemento presente nell'Universo ha un diverso modo di assorbire la luce e quindi dallo spettro riflesso di una stella, dove si possono osservare anche le zone scure, si può determinare la sua composizione e quindi da quali elementi è composta.

Cos'è la zona abitabile dell'Universo?

La zona abitabile, studiata dagli astronomi negli ultimi 20 anni, è una regione dello spazio le cui condizioni favoriscono la presenza della vita. Anzitutto, affinché una zona del cosmo sia abitabile, deve rispettare delle importanti condizioni spaziali: deve infatti avere una certa posizione nella galassia (zona galattica abitabile), e un'altra determinata posizione all'interno di un sistema solare (zona circumstellare abitabile). I pianeti e le lune che rispettano queste prime condizioni sono i migliori candidati al sostentamento della vita. Nello specifico, il termine "zona abitabile" può anche riferirsi alla fascia del nostro Sistema Solare, che comprende, ovviamente, anche la Terra, estendendosi da una distanza dal Sole di 0,95 UA a una di 1,37 UA. Il modello per il calcolo della zona abitabile di ogni possibile tipologia di stella osservata è un semplice modello climatico monodimensionale dove a partire da considerazioni varie sui gas si propongono equazioni termodinamiche da cui andare a determinare la grandezza e l'evoluzione della zona abitabile. Infatti la zona abitabile varia, e non potrebbe essere diversamente visto che la stessa stella varia nel tempo. La nostra zona abitabile per esempio fra qualche miliardo di anni sarà molto più lontana perchè il Sole prima di esaurire la sua energia si espanderà facendo aumentare le temperature e spostando di conseguenza la Terra più lontano nello spazio cosmico. 

Missione Kepler: un viaggio attraverso l'Universo

La missione Kepler è una missione spaziale della NASA, parte del programma Discovery, il cui scopo è la ricerca di pianeti simili alla Terra in orbita attorno a stelle diverse dal Sole, tramite l'utlizzo del telescopio spaziale Kepler. Il veicolo spaziale, chiamato in onore dell'astronomo tedesco del diciassettesimo secolo Johannes Kepler, è stato lanciato con successo il 7 marzo 2009. Il telescopio Kepler è stato progettato per monitorare una parte della Via Lattea, la nostra galassia, e scoprire pianeti simili alla Terra vicino o nella zona abitabile. Per fare ciò, un fotometro monitora costantemente la luminosità di più di 145 000 stelle di sequenza principale nel suo campo di vista fissato, presso le costellazioni del Cigno, della Lira e del Drago. I dati sono trasmessi a terra, dove vengono analizzati in cerca di periodiche diminuzioni di luminosità delle stelle causate da pianeti extrasolari che transitano di fronte alla loro stella. Nell'aprile 2013 il team di Kepler aveva individuato 2 740 candidati pianeti e confermato altri 121. Nel gennaio 2013 un gruppo di astronomi dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ha stimato dai dati di Kepler che nella Via Lattea risiedano "almeno 17 miliardi" di esopianeti simili alla Terra. Il tempo previsto per la missione è stato inizialmente di 3,5 anni, ma nel 2012 è stata estesa al 2016, in parte per difficoltà dovute all'analisi dell'enorme volume di dati raccolti dal telescopio.

Tra le ultime news la Nasa ha annunciato la scoperta di 219 nuovi possibili pianeti esterni al Sistema solare, 10 dei quali grandi quanto la Terra e posti nella fascia abitabile, cioè alla giusta distanza dalla propria stella per poter avere acqua liquida in superficie. Con questo ottavo catalogo della sua missione, il numero di potenziali mondi alieni sale a 4.034: di questi 2.335 sono stati verificati come pianeti, e più di 30 sono grandi quanto la Terra in fascia abitabile. "Questo catalogo frutto di misure estremamente accurate è la base di partenza per rispondere ad una delle domande più interessanti dell'astronomia: quanti sono i pianeti simili alla Terra nella nostra galassia?", spiega Susan Thompson, coordinatrice del catalogo presso il Seti Institute di Mountain View, in California. Grazie ai dati di Kepler, un secondo gruppo di ricerca è riuscito anche a misurare con precisione migliaia di pianeti, rivelando due tipologie principali tra quelli più piccoli: quelli rocciosi grandi quanto la Terra e quelli gassosi più piccoli di Nettuno.

Terra e Venere: storia di due gemelle diverse

Venere, l'oggetto naturale più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna, è il secondo pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole con un'orbita quasi circolare che lo porta a compiere una rivoluzione in 224,7 giorni terrestri. Visibile poco prima dell'alba o poco dopo il tramonto, per questa ragione è spesso stato chiamato da popoli antichi la "Stella del Mattino" o la "Stella della Sera". Prende il nome dalla dea romana dell'amore e della bellezza e il suo simbolo astronomico è la rappresentazione stilizzata della mano di Venere che sorregge uno specchio.

Nonostante ciò è classificato come un pianeta terrestre. E' infatti definito il "pianeta gemello" della Terra in quanto è molto simile per dimensioni e massa. Per altri aspetti, tuttavia, è piuttosto differente dal nostro pianeta. Venere infatti possiede un'atmosfera costituita principalmente da anidride carbonica, molto più densa di quella terrestre, con una pressione al livello del suolo pari a 92 atmosfere. La densità e la composizione dell'atmosfera creano un imponente effetto serra, che rende Venere il pianeta più caldo del Sistema Solare.

Nelle prime centinaia di milioni di anni del Sistema solare, Venere e Terra erano quasi sicuramente due pianeti molto simili sin dalla loro nascita: entrambi rocciosi, di dimensioni paragonabili e più o meno nella stessa zona del Sistema solare. Entrambi si sono formati da processi di accrescimento caratterizzati da giganteschi impatti, che provocavano la fusione della crosta fino a creare oceani di magma sulla superficie. Una volta finita la stagione degli impatti, quegli oceani di magma hanno iniziato a solidificare, allo stesso tempo creando una densa atmosfera fatta di vapore acqueo. È a questo punto che le storie dei due pianeti avrebbero iniziato a differenziarsi, per effetto del diverso irraggiamento di luce solare. Eppure guardate quanto diversi sono diventati: la Terra coperta d’acqua per la maggior parte, e con una gradevole atmosfera che ci permette di essere qui a parlarne. Venere caldissimo, arido e dall’atmosfera irrespirabile. Attraverso quali processi i due pianeti sono diventati così diversi?

Per prima cosa la diversa distanza dal Sole sembra sia una risposta per capire le diverse storie di Venere e Terra. Oppure, Venere e Terra potrebbero esseri trovati in regioni del sistema solare in cui il meccanismo che ha portato acqua sui pianeti funzionava con efficienza diversa. L’interesse di questo studio è molto interessante perchè fornisce una spiegazione molto naturale di come due pianeti così simili possano avere avuto evoluzioni così diverse.

L’idea è che non sia solo il tempo o la regione di formazione a modificare l’evoluzione di un pianeta, ma anche il modo in cui la distanza determina un diverso comportamento dell’atmosfera. Per il pianeta più vicino alla stella, che riceve più calore, l’atmosfera caldissima e saturata fa da tappo intrappolando il calore sulla superficie. A causa di questo effetto, ci vuole molto più tempo perché il magma solidifichi e il pianeta si raffreddi, probabilmente centinaia di milioni di anni in più. 

Che cosa succederebbe se non ci fosse la Luna?

Vi siete mai chiesti come sarebbe la Terra senza la Luna? Il ruolo del nostro satellite nell’esistenza della Terra è molto più importante di quanto non si pensi. La Terra è legata alla Luna da un vincolo di milioni di anni che inizia dal momento della loro formazione. Quando la Terra aveva ancora poche decine di milioni di anni, lo spazio circostante era cicondato da roccie e meteore fino a corpi molto massicci, che erano attratti dal Sole e dai vari pianeti in formazione. Le collisioni erano pertanto molto frequenti, a volte destinate a cambiare drasticamente la conformazione dei corpi celesti. Tra questi un grosso protopianeta, della massa di Marte,  invece di accasarsi in orbita attorno al Sole, finì con il precipitare sopra la giovanissima Terra. L’impatto fu violentissimo, e scagliò una enorme nube di materiale nello spazio. La materia espulsa inizialmente formò un anello attorno alla Terra, che poi rapidamente si aggregò, dando origine a un unico corpo celeste in orbita  attorno al pianeta da cui si era generato. La Luna è quindi composta di materiale terrestre; analogamente, anche la Terra ha inglobato parte dell’impattore. Terra e Luna quindi sono parenti molto stretti, e condividono la stessa composizione. Più precisamente, la composizione della Luna è molto simile a quella degli strati terrestri superficiali, costituiti prevalentemente da elementi leggeri.

Proviamo a pensare adesso a come sarebbe la Terra senza Luna.

Al nostro satellite dobbiamo la relativa stabilità climatica di cui godiamo, che ha permesso alla vita di prosperare. Nonostante periodici e inevitabili sbalzi climatici, la Terra è un luogo accogliente. Ciò avviene grazie al regolare alternarsi delle stagioni. Le stagioni si verificano perché l’asse di rotazione della Terra non è perpendicolare al suo piano orbitale, ma forma con esso un angolo di circa 23°. Questo angolo davvero ideale è stato prodotto al momento dell’impatto che formò la Luna. Ed è sempre la Luna che, dopo averla creata, mantiene invariata questa propizia inclinazione anche oggi, esercitando sull’orbita terrestre un effetto di stabilizzazione, evitando cambiamenti orbitali che risulterebbero dannosi per il mantenimento della vita. Come ulteriore conseguenza ci sarebbero giornate cortissime, un calendario fatto di anni (e non di mesi) e violenti cambiamenti climatici. 

Il giorno durerebbe 6 ore perchè in assenza della Luna il giorno sarebbe più breve.

Senza Luna, l’asse di rotazione terrestre sarebbe molto più sensibile ai piccoli disturbi causati dalla gravità dei pianeti e del Sole. Di conseguenza anche il clima sarebbe molto più instabile, con periodi di freddo glaciale alternati a punte di grande caldo. Le maree, che sono dovute in gran parte alla Luna (ma anche al Sole), sarebbero meno intense. Rivoluzionando l’aspetto (e la fauna) delle zone costiere e delle foci dei fiumi, soprattutto gli estuari. 

Le stagioni sarebbero sparite: il clima sarebbe rimasto uguale nell’arco dell’anno, eliminando i cicli dell’agricoltura. Il calendario non sarebbe stato suddiviso in mesi, ma in anni. 

Anche la Grande barriera corallina australiana non ci sarebbe: per riprodursi tutti insieme, questi coralli si sincronizzano con la Luna piena nella tarda primavera. 
Senza Luna, il cielo notturno sarebbe più buio. Si vedrebbero però molto meglio le stelle. 

Altra cosa importante nessuno scrittore o poeta potrebbe parlare della Luna e gli innamorati non godrebbero della sua incredibile luce durante la notte.

Cosa sono i misteriosi lampi di luce nell'atmosfera terrestre?

Nel corso degli ultimi anni sono apparsi alcuni lampi di luce nell'atmosfera della Terra.
La NASA ne ha scoperto l'origine. Essi scaturiscono dalla luce solare che viene riflessa da cristalli di ghiaccio, orientati orizzontalmente e posti a un'altezza compresa tra i 5 e gli 8 chilometri dalla superficie del nostro pianeta. 

I primi flash luminosi di questo genere furono osservati dall'astronomo Carl Sagan nel 1993, mentre analizzava le immagini scattate dalla sonda Galileo, che nel 1989 fu inviata nello spazio per studiare il gigante gassoso Giove e i suoi satelliti. Durante una manovra attorno alla Terra raccolse alcuni scatti dell'atmosfera, nei quali gli scienziati notarono questi flash. Poiché li videro associati soltanto agli specchi d'acqua, credettero che questi ultimi ne fossero la fonte, tuttavia analisi più accurate e recenti delle immagini ne hanno fatti emergere un paio anche sulla terraferma.Gli astronomi della NASA, per determinarne la reale origine dei flash, hanno preso in considerazione questi scatti ma soprattutto quelli ottenuti dalla sensibile fotocamera Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC) equipaggiata sul satellite Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) del NOAA, lanciato nello spazio a giugno del 2015 attraverso un Falcon 9 di SpaceX. Tra la messa in servizio e l'agosto del 2016, il satellite, che orbita a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, ha catturato ben 866 di questi lampi. Un numero così impressionante che ha catalizzato la necessità di una spiegazione scientifica, anche alla luce delle numerose richieste giunte alla NASA dall'esterno.

Gli studiosi, coordinati dall'astronomo Alexander Marshak, hanno innanzitutto verificato il comportamento dei lampi, strettamente legato alla posizione della camera EPIC e alla luce solare. Questo dettaglio ha fatto subito depennare dalla lista un qualsiasi fenomeno atmosferico paragonabile a quello dei fulmini, che sono naturalmente indipendenti da tali fattori. Attraverso un sensore dedicato alla misurazione dell'altezza delle nubi ne hanno determinato l'esatta origine in alta quota, e l'orientamento è stato spiegato dalla presenza di cristalli di ghiaccio con particelle disposte orizzontalmente. La scoperta potrebbe aiutarci a capire meglio l'atmosfera degli esopianeti ma anche se questi cristalli di ghiaccio hanno un effetto sulla quantità di raggi di luce che arrivano a Terra. I dettagli sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Geophysical Research Letters.

credits: scienze.fanpage.it

Il programma New Frontiers della NASA entro il 2025

La NASA continua la sua esplorazione dei pianeti del Sistema Solare e dei suoi corpi minori. L’agenzia americana sta vagliando dodici proposte, presentate sotto il programma New Frontiers, che verranno sottoposte a valutazioni scientifiche e tecnologiche nei prossimi sette mesi. La migliore, verrà sviluppata in circa due anni per poi partire intorno al 2025.

Gli obiettivi della selezione fanno riferimento a sei aree dell’esplorazione Sistema Solare: la prima in grado di riportare sulla Terra campioni provenienti da una cometa, la seconda per la raccolta di materiale del Polo Sud della Luna, la terza per l’esplorazione delle lune Titano ed Encelado, la quarta  dedicata a Saturno, la quinta a Venere e la sesta destinata allo studio degli asteroidi.
“Il programma New Frontiers vuole dare una risposta ai grandi quesiti che interessano il nostro sistema solare – ha commentato Thomas Zurbuchen, della direzione scientifica NASA di Washington – e non vediamo l’ora di andare avanti con queste missioni”. L’esito delle selezioni relative alla fase iniziale di studio, verrà annunciata alla fine di novembre e il concept prescelto potrà andare avanti nel processo di valutazione.
Si tratta della quarta missione scelta nell’ambito di New Frontiers, le precedenti sono New Horizons per Plutone, Juno per Giove e OSIRIS-REx, che è partita lo scorso 9 settembre alla volta dell’asteroide Bennu con l’obiettivo di riportare sulla Terra un campione di materiale nel 2023.

credits: NASA

Proxima Centauri b: un pianeta abitabile "a due passi" dalla Terra

C’è un pianeta simile alla Terra, un pianeta roccioso sul quale potrebbe scorrere acqua liquida. Si chiama Proxima Centauri b o solo Proxima b. Ruota attorno ad una delle tre stelle che compongono il sistema Alpha Centauri che si trova a 4,3 anni luce dalla Terra, ovvero le 3 stelle più vicine al nostro Sistema Solare. Delle tre stelle due sono considerate le principali e sono chiamate Alpha Centauri A e B; la terza è una nana rossa ed è chiamata Proxima Centauri, invisibile a occhio nudo, dista quasi 2.000 miliardi di chilometri dalla coppia principale. 

Durante i primi sei mesi del 2016 quest’ultima è stata studiata con regolarità da vari telescopi sparsi in tutto il mondo e in particolare dal telescopio di 3,6 metri di diametro che si trova all’Osservatorio di La Silla in Cile. Il fine era quello di interpretare le piccolissime oscillazioni che mostrava la nana rossa. Al termine della ricerca è stato possibile affermare che il pianeta ruota attorno a Proxima Centauri a una distanza di 7 milioni di chilometri (la Terra dista dal Sole 150 milioni di chilometri) con un periodo di 11,2 giorni e possiede una massa pari ad almeno 1,3 volte quella della Terra.
Nonostante il fatto che Proxima Centauri b sia estremamente più vicino alla sua stella di quanto la Terra sia vicina al Sole, si trova comunque entro la zona abitabile della sua stella perché Proxima Centauri è molto più debole del nostro Sole e la stima della temperatura superficiale è tale che in alcune aree del pianeta (quelle tropicali) ci potrebbe essere acqua allos tato liquido.
Come sottolinea Anglada-Escudé: «Molti esopianeti sono stati trovati e molti ancora ne verranno scoperti in futuro, ma cercare il pianeta potenzialmente analogo alla Terra e poi trovarlo è stata un'esperienza indicibile per tutti noi. Il prossimo passo è la ricerca di vita su Proxima b».

L'Universo ha davvero avuto origine per puro caso?

Secondo le moderne teorie, il nostro Universo ha avuto inizio da un’enorme esplosione, il Big Bang. Si ritiene che, prima di questo evento, tutta l’energia e tutta la materia dell’attuale Universo fossero compresse in un punto infinitamente piccolo; con il Big Bang si ebbe la liberazione di questa energia, a seguito della quale tutte le particelle di materia iniziarono a formarsi e ad allontanarsi rapidamente le une dalle altre.
Subito dopo l’esplosione, che sarebbe avvenuta intorno a 13,7 miliardi di anni fa, la temperatura era di circa 100 miliardi di gradi Celsius (°C). La materia era presente sotto forma di particelle con carica positiva, chiamati protoni, oppure prive di carica, i neutroni; a causa dell’elevata energia, queste particelle si scontravano tra loro aggregandosi e formando così quelli che sarebbero divenuti i primi nuclei atomici. Successivamente, quando l’Universo raggiunse una temperatura di circa 2500 °C, i protoni presenti nei nuclei cominciarono ad attrarre piccole particelle con carica negativa, detti elettroni, che resero possibile la formazione dei primi atomi. A partire da questi atomi, col passare del tempo, si sono originati tutti i pianeti e le stelle del nostro Universo, compresi la Terra e il Sole.

Ancora oggi gli scienziati non sanno dire con precisione quanto tempo fa sono comparse sulla Terra le prime forme di vita, ma è probabile che esse si siano originate spontaneamente a partire dalle varie sostanze chimiche che si trovavano negli oceani primitivi. Di sicuro, però, esiste una stretta relazione tra la formazione di queste prime forme di vita e le condizioni ambientali presenti sulla Terra miliardi di anni fa.
Secondo la teoria della relatività, applicata da Stephen Hawking e Roger Penrose allo studio dell’origine dell’universo, quel punto di dimensioni infinitesimali da cui ha avuto inizio tutto quanto è identico al punto al centro di un buco nero: una “singolarità”, un punto cioè in cui le leggi della fisica classica cessano di essere applicabili. Ma applicando la meccanica quantistica allo studio della relatività, si potrebbe riuscire a dimostrare che la singolarità all’inizio dell’universo non è realmente tale. La teoria detta della gravità quantistica a loop, una delle tante proposte per conciliare relatività e meccanica quantistica, suggerisce che prima del nostro universo un precedente universo in contrazione si è ridotto fino alle dimensioni di un punto minuscolo. Ma prima che si giunga alla singolarità, gli effetti quantistici della gravitazione impediscono il collasso dell’universo dando un vero e proprio calcio, che porta il cosmo a rimbalzare e ad espandersi nuovamente. Presentata per la prima volta nel 2007 su Nature Physics, questa tesi è stata proprio in questi giorni ampliata in un articolo su Physical Review Letter dimostrando che ben si concilia con le prove dell’inflazione cosmica, quel momento cioè che seguì il Big Bang di poche frazioni di secondo e che comportò un’espansione dello spaziotempo a un tasso accelerato. Se fino a oggi la teoria dell’inflazione è stata considerata un’ottima prova del modello standard cosmologico, ora potrebbe dimostrarsi non necessariamente collegata all’idea dell’origine dell’universo con il Big Bang, ma conciliarsi piuttosto con l’idea di un Big Bounce.

L’idea è che l’Universo è esistito per un tempo indefinito in uno stato stazionario come per primo aveva proposto Einstein, per poi diventare instabile a un certo punto innescando il fenomeno inflativo che ha dato origine al nostro attuale universo in espansione. Secondo i proponenti di questo paradigma, Gorge Ellis dell’Università di Cape Town e Roy Maartens dell’Università di Portsmouth, questo universo stazionario era di dimensioni minuscole ma comunque superiori a quelle di Planck per cui i fenomeni quantistici non si applicano e l’universo può rimanere in questo stato per lungo tempo grazie a un’energia del vuoto di tipo negativo che controbilancia la forza di gravità, ed è identica alla cosiddetta energia oscura che oggi espande l’Universo.

 

L'Organizzazione europea per la ricerca nucleare

L'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, conosciuta come CERN, è il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle. Si trova al confine tra Svizzera e Francia alla periferia ovest della città di Ginevra nel comune di Meyrin. La convenzione che istituiva il CERN fu firmata il 29 settembre 1954 da 12 stati membri mentre oggi ne fanno parte 21 più alcuni osservatori, compresi stati extraeuropei.

Lo scopo principale del CERN è quello di fornire ai ricercatori gli strumenti necessari per la ricerca in fisica delle alte energie. Questi sono principalmente gli acceleratori di particelle, che portano nuclei atomici e particelle subnucleari ad energie molto elevate, e i rivelatori che permettono di osservare i prodotti delle collisioni tra fasci di queste particelle. Ad energie sufficientemente elevate, nelle collisioni vengono prodotte tantissime particelle diverse, in alcuni casi sono state scoperte in questa maniera particelle fino a quel momento ignote. Dopo la seconda guerra mondiale si sentì il bisogno di fondare un centro europeo all'avanguardia per la ricerca al fine di ridare all'Europa il primato nella fisica, dato che in quegli anni i principali centri di ricerca si trovavano negli Stati Uniti. A tale scopo nel 1952 dodici Paesi europei riunirono un consiglio di scienziati con il compito di tradurre in realtà quel desiderio. Il consiglio venne denominato Consiglio europeo per la ricerca nucleare (in francese Conseil européen pour la recherche nucléaire) da cui la sigla CERN. Nel 1954 prende vita il progetto del centro di ricerca europeo vagliato dal Consiglio europeo per la ricerca nucleare: nasce così l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, che ne eredita la sigla.
Attualmente 21 paesi membri fanno parte del CERN.
Il 14 dicembre 2012 le è stato riconosciuto lo status di osservatore dell'Assemblea generale delle Nazioni Unite. Il complesso degli acceleratori del CERN comprende 7 acceleratori principali, costruiti in vari periodi a partire dalla fondazione dell'istituto. Fin dal principio, è stato previsto che ogni nuova e più potente macchina avrebbe utilizzato le precedenti come "iniettori", creando una catena di acceleratori che porta gradualmente un fascio di particelle ad energie sempre più elevate. Per consentire il funzionamento di questa catena, tutte le funzioni degli acceleratori sono coordinate da un unico segnale di riferimento, generato da un sistema di orologi atomici e distribuito per tutta l'installazione, con una precisione dell'ordine del nanosecondo.
Gli acceleratori principali a disposizione del CERN sono: Due LINAC, o acceleratori lineari, che generano particelle a bassa energia, successivamente immesse nel PS Booster. Sono noti come LINAC2 e LINAC3 e forniscono protoni da 50 MeV e ioni pesanti da 4.2 MeV per nucleone rispettivamente. Tutta la catena di acceleratori successiva dipende da queste sorgenti.
Il Low Energy Ion Ring (LEIR), che accelera fasci di ioni di piombo fino a 72 MeV per nucleone, ha iniziato a lavorare nel 2010 nella catena di pre-accelerazione dell'LHC.
Il PS Booster, costituito da 4 sincrotroni sovrapposti con un raggio di 25 m, aumenta l'energia delle particelle generate dai LINAC prima di iniettarle nel PS. Viene inoltre utilizzato per esperimenti separati, come ad esempio ISOLDE, che studia nuclei instabili di isotopi molto pesanti.

Il Proton Synchrotron (PS), costruito nel 1959, un sincrotrone con una circonferenza di 628.3 m in grado di accelerare protoni fino a 28 GeV, oltre a tutta una serie di particelle accelerate per diversi esperimenti. In particolare riceve protoni dal Proton Synchrotron Booster e ioni di piombo dal Low Energy Ion Ring.

Il Super Proton Synchrotron (SPS), un acceleratore circolare di 2 km di diametro, costruito in un tunnel, che iniziò a funzionare nel 1976. Originariamente aveva un'energia di 300 GeV, ma è stato potenziato più volte fino agli attuali 450 GeV per il protone. Oltre ad avere una propria linea di fascio rettilinea per esperimenti a bersaglio fisso, ha funzionato come collisore protone-antiprotone e come stadio finale di accelerazione per gli elettroni e i positroni da iniettare nel Large Electron Positron Collider (LEP). Ha ripreso questo ruolo per i protoni e gli ioni piombo immessi nell'LHC.

Il Large Hadron Collider (LHC), entrato in funzione il 10 settembre 2008 dopo lo smantellamento di LEP. Si estende su una circonferenza di 27 chilometri ed è stato inizialmente progettato per accelerare protoni fino a un massimo di 7 TeV di energia; permettendo di studiare le particelle elementari in condizioni sperimentali paragonabili a quelle dei primi momenti di vita dell'Universo, subito dopo il Big Bang.

Una APP per vedere le stelle

Chi di noi non ha mai sognato ad occhi aperti guardando il cielo? L'immensità del cosmo non ha confini in tutti i sensi.

Come e dove guardare le stelle a Milano, Roma, Palermo ed altre città italiane? Scopri dove vedere il cielo stellato in Italia: dai migliori osservatori astronomici fino alle località più belle da cui osservare la via lattea. Il nostro Paese è sicuramente ricco di fascino: storia, cultura, arte e paesaggi lo rendono una delle mete favorite per moltissimi turisti. Ma avete mai pensato di visitarlo anche con gli occhi rivolti verso il cielo attraverso il vostro smartphone? Ecco a voi una bellissima app per poter ammirare il cielo da un suggestivo ed insolito punto di vista.
Si chiama Mappa Stellare e permette di ammirare il cosmo a seconda del posto dove ci troviamo. Grazie alle sue mappe la visione è chiara e degna dei migliori telescopi.

Direzione Saturno: la sonda Cassini tra i suoi anelli

Il "Grande Vuoto" presente tra il pianeta e gli anelli costituisce una significativa opportunità di condurre osservazioni più accurate del previsto durante la parte finale della missione di Cassini. Per proteggere i sensori più delicati, era stata presa la decisione di utilizzare l'antenna ad alto guadagno, che ha la forma di un piatto, come "scudo": la sostanziale assenza di particelle permetterà quindi di sfruttare l'antenna per il suo scopo.La NASA ha diffuso un nuovo video composto da una sequenza di immagini che mostrano, nel giro di pochi secondi, ciò che ha "visto" la sonda Cassini durante la prima delle sue picchiate tra Saturno ed i suoi anelli.

Il "Grand Finale" della missione si concluderà il 15 settembre con un ingresso distruttivo nell'atmosfera del pianeta. Le immagini iniziano con una visuale sul caratteristico vortice sul Polo Nord del pianeta e si spostano verso il limite esterno dell'esagono formato dai venti atmosferici. Questa formazione nuvolosa ha dimensioni enormi: ogni suo lato misura circa 13.800 km, ossia più del diametro della Terra. "Sono rimasto sorpreso di vedere così tanti confini netti lungo il confine esterno dell'esagono e l'occhio del vortice polare", spiega Kunio Sayanagi, membro del team responsabile per le immagini acquisite da Cassini per la Hampton University, che ha contribuito alla realizzazione del video. "Per mantenere questi bordi deve esserci qualcosa che impedisce a differenti correnti di mischiarsi". Quando le immagini che si possono vedere nel video sono state acquisite, la navicella si trovava ad una quota sul pianeta diminuita rapidamente da 72.400 a 6.700 km. Questo significa un veloce cambiamento della risoluzione: le singole caratteristiche atmosferiche più piccole che è possibile osservare sono passate da 8,7 km a 810 metri per pixel.

"La regione tra gli anelli e Saturno è 'Il Grande Vuoto', apparentemente", spiega Earl Maize, responsabile del programma Cassini per il Jet Propulsion Laboratory della NASA. "La sonda resterà sul suo percorso, mentre gli scienziati lavoreranno sul mistero del perché il livello di polvere sia molto più basso di quanto previsto". 

Hawking: abbiamo solo 100 anni per lasciare la Terra!

Secondo il celebre fisico Stephen Hawking ci restano 100 anni per diventare una specie di multi-planetaria, altrimenti ci estingueremo. Ma prima di preparare armi e bagagli e scappare a gambe levate come in un film di fantascienza, fermiamoci un attimo a pensare. Sarebbe bello avere una civiltà di backup da qualche parte nel caso succedesse qualcosa d'improvviso e imprevedibile. Sarebbe bello avere le tecnologie che ci permettano davvero di viaggiare nello Spazio profondo e colonizzare altri pianeti. Il problema è che al momento non abbiamo nulla di tutto ciò.

La colonizzazione planetaria in stile Mass Effect Andromeda resta soltanto un'opera d'intrattenimento videoludico. Purtroppo. O per fortuna, considerando i catastrofici risvolti narrati nel videogioco fantascientifico targato Bioware. Hawking lo sa, per questo a novembre parlava di migrare su Marte. La NASA e le agenzie spaziali di tutto il mondo ci stanno lavorando. Ma a pensarci bene non è che Marte sia proprio una Terra 2.0. Anzi, è molto peggio della Terra: fa un freddo cane, l'aria è irrespirabile, le radiazioni abbondano - giusto per citare tre delle controindicazioni maggiori.

Ne segue che volendo trovare un'alternativa perfetta lontano da casa dovremmo spingerci verso altri sistemi stellari. Non è difficile credere che con miliardi di stelle nella Via Lattea ci sia una buona probabilità di trovare pianeti con acqua e aria respirabile. Il punto è che abbiamo moltissimi candidati, ma al momento ci mancano telescopi capaci di farci capire senza ombra di dubbio come sia un pianeta extrasolare e quali siano le condizioni di vita lì. Altra questione è quella sollevata più volte da Elon Musk: per garantire la sopravvivenza della specie umana dovremmo spedire sul potenziale nuovo pianeta un numero significativo di persone, perché piccole colonie sono soggette ad anomalie genetiche date dalla consanguineità. Questo gioca a sfavore di Marte, dove la NASA progetta di inviare missioni da massimo sei persone alla volta. A meno che SpaceX non riesca a mettere insieme l'Interplanetary Transport Engine.

Se non trovassimo in tempo una Terra 2.0? Beh, non resterebbe che tentare l'impresa di adattare l'ambiente in modo da soddisfare le nostre esigenze. Così facendo anche Marte potrebbe essere papabile. Peccato che per rendere respirabile l'aria su Marte potrebbe volerci ben più di 100 anni. Alla fine dei conti la soluzione migliore potrebbe essere quella di risolvere i problemi che stanno uccidendo la Terra. Anche perché se fossimo così tecnologicamente avanzati da riuscire a vincere tutte le sfide necessarie per la colonizzazione di Marte in 100 anni, allora saremmo anche in grado di capire come non distruggere casa nostra.