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Erano le ore…

Una volta tanto riseco ad arrivare per tempo. Anzi, quasi in anticipo. E trattandosi fra l’altro di una notizia che riguarda proprio il tempo la cosa mi stampa un bel sorriso anche di lunedì mattina (si, mi basta poco, a volte anche meno).

bip bip biiip. Sono le ore…

SRC.png

Dai, non ditemi che non ve lo ricordate (prima del TG1 delle 20.00? Come se lo guardassi…). Anche se ora, con tutta la tecnologia che ci portiamo addosso, attorno, sopraesotto, l’ultimo problema è sapere che ore sono… Ma comunque il Segnale Orario Rai Codificato (SRC) ha accompagnato gran parte della storia della televisione italiana.

Ebbene, il trillo suonerà per l’ultima volta il 31.12.16, dopo 70 anni di onorato servizio. La prima generazione del SRC data 1945, mentre la collaborazione RAI nasce nel 1979. Ed addirittura l’attività di disseminazione di segnali di tempo campione, è iniziata nel 1942.

Il segnale orario era fornito dall’Istituto Nazionale di Ricerca Meteorologica (che con la sua pluriennale collaborazione con la RAI deve aver fatto proprio un bel contratto…) ed era (parlo già al passato…) il riferimento italiano per la misura del tempo (ovviamente oggi soppiantato da più precise comunicazioni digitali).

Il segnale era in realtà un codice che:

in corrispondenza del secondo 52, comunica ora, minuto, secondo, mese, giorno del mese, giorno della settimana ed anche se è in vigore l’ora solare o l’ora estiva. Dal 1994 il segnale è diventato ancora più ricco d’informazioni grazie all’aggiunta di una seconda porzione di codice che, a partire dal secondo 53, indica l’anno, avvisa se è prossimo il passaggio all’ora solare o all’ora estiva e segnala l’eventuale introduzione nell’anno in corso di un secondo intercalare.

e più in dettaglio

Il segnale è costituito da due segmenti di codice generati a partire dal secondo 52 e 53 di ogni minuto, la cui durata è rispettivamente di 960 e 480 millisecondi. Il codice prevede l’impiego di due toni in banda audio: un tono a 2 kHz ed uno a 2,5 kHz; ogni tono ha una durata di 30 millisecondi.[1][2] La serie di impulsi che segue è costituita da sei impulsi di riferimento della durata di 100 millisecondi, emessi ogni secondo partendo dal 54 e saltando quello che dovrebbe stare al secondo 59. Ciascun impulso è costituito da 100 cicli di una sinusoide alla frequenza di 1000 Hz.

Ora, almeno il pensiero che bisogna lasciare (ulteriore) spazio ad annunci pubblicitari non può non sfiorarmi.

WU

PS. Oggi il riferimento per la sincronizzazione con l’ora esatta è il servizio web Network Time Protocol (Ntp).

137,035999084

Voi non lo sapete (forse, ma di sicuro io non ne ero sufficientemente cosciente), ma se esistiamo è solo grazie a questo preciso, apparentemente casuale ed insignificante numero.

Il numero in questione è l’inverso (…di solito si da questo e non chiedetemi perché…) della costante di struttura fine. E che è? In due parole: l’accoppiamento tra le costanti fisiche che regolano le interazioni elettromagnetiche; la relazione elettrone-fotone.

Ora vi risparmio lo sbobbone matematico e la storia della sua scoperta (a parte dirvi che si chiama anche costante di Sommerfield dato che fu proprio il fisico tedesco ad introdurla nel 1916 per spiegare alcune deviazioni relativistiche del modello di Bohr) e, cerco, di arrivare al punto: La nostra vita, la nostra stessa esistenza è legata a 7.29735256e-7, con una precisione di 0,37 parti per miliardo.

La costante di struttura fine è una costante adimensionale, dato che è il quadrato della carica dell’elettrone diviso per la velocità della luce moltiplicato per la costante di Planck (… ed ecco un accenno allo sbobbone matematico, se fate i conti vi accorgete sia del valore sia del fatto che le unità di misura si cancellano…). E’ il rapporto tra la velocità della luce e quella di un elettrone che orbita intorno al nucleo dell’atomo d’idrogeno. Il numero governa il legame tra materia e luce, fra massa ed energia. E fra questi due estremi abbiamo.. 137 e spiccioli. Ovvio, no ?!?

Ma come se il valore non fosse già un enigma, questo suo essere adimensionale è un grave problema; è (o potrebbe essere) una testimonianza dell’incompletezza di tutto il nostro sistema teorico. Oltre a voler dire che ogni altra forma senziente che avesse fatto lo stesso calcolo altrove nell’universo avrebbe trovato esattamente lo stesso risultato.

Allora, se ho una costante dimensionale, quello che succede è che in base all’unità di misura che scelgo (una convenzione) posso avere un numero oppure un’altro (e.g. la velocità della luce è una costante, ma il valore esatto cambia: che so 300.000.000 metri/secondo oppure 1.020.400.000.000.000 pollici/giorno). Se invece mi ritrovo con una sequenza di numeri adimensionali allora c’è qualcosa di più profondo, allora ho toccato le basi della teoria, della struttura stessa della natura (pi greco, ad esempio è il rapporto fra una circonferenza ed il suo diametro che si parli di anni luce o di mm) oppure sto introducendo un fattore arbitrario nella teoria… per far tornare i conti.

In passato costanti adimensionali sono state di solito eliminate delle teorie fisiche mediante ampliamenti della teoria di cui facevano parte, ma per la costante di struttura fine non ci si è ancora riusciti. Questa sequenza di numeri è li da circa 100 anni che ci fissa, imperterrita (…ed ha coinvolto brillanti menti, Heisemberg e Pauli giusto per fare due nomi, che negli ultimi 50 anni hanno cercato di dare un senso a questo numero).

Eppure se non fosse per questo numero l’universo non sarebbe come lo conosciamo. Un valore della costante diverso anche solo del 10% causerebbe una variazione significativa nel rapporto fra forze attrattive e repulsive tra le particelle elementari con il risultato che la materia stessa non potrebbe esistere (così come la conosciamo) e noi con essa.

La capacità della materia di aggregarsi e di interagire a livello atomico è governata da un numero apparentemente insignificante e senza unità di misura. Se la costante fosse più grande non ci esisterebbe alcun atomo dato che gli elettroni sarebbero “risucchiati” dal nucleo, se invece essa fosse più piccola gli elettroni sarebbero troppo debolmente “legati” agli atomi per sopravvivere a lungo.

Il “numero magico” è alla base dell’elettrodinamica quantistica, teoria che descrivere molto accuratamente l’interazione luce-materia e predice con estrema precisione la relazione tra varie grandezze fondamentali. Se poi vogliamo lanciarci ancora più in là, la costante di struttura fine è anche alla base della teoria delle stringhe (che dovrebbe di per se essere appunto l’estensione della teoria che stiamo cercando) e con essa del concetto di multiverso. Ed ovviamente la costante è uno dei punti di forza del principio antropico.

Con 150,7395989924 io non sarei qui a scrivere cazzate, invece grazie a 137,035999084 posso farlo :). Ma tanto sono numeri, no?!? Eppure se il rapporto fra le costanti in gioco fosse stato 1, pi greco, il numero di nepero, il rapporto aureo o qualche altra cosa che ha già di per se un senso la cosa sarebbe stata meno sconvolgente. Invece: 137, nudo e crudo (… oltre ad essere numero primo, ma questa è un’altra storia…).

Devo rivedere la mia risposta universale alla vita, l’universo e tutto quanto. R. Feynman (di certo non uno qualunque) lo aveva già fatto:

Questo numero costituisce un vero rompicapo fin da quando fu scoperto, e tutti i migliori fisici teorici lo tengono incorniciato e appeso al muro e ogni giorno ci meditano su. Vi chiederete subito da dove venga questo valore: è connesso a p, o magari alla base dei logaritmi naturali? Nessuno lo sa. È uno dei più enigmatici enigmi della fisica, un numero magico che ci viene offerto nel mistero più assoluto. Si potrebbe quasi dire che a scrivere questo numero sia stata la «mano di Dio» e che noi «non sappiamo come Egli abbia mosso la sua matita». Sappiamo perfettamente che cosa fare sperimentalmente per avere una misura accuratissima di questo valore, ma non sappiamo che arzigogolo inventare per farlo venir fuori da un calcolatore, senza avercelo messo dentro di nascosto!

WU

PS. Ed aggiungiamo altra carne al fuoco. NON è detto che il valore della costante di struttura fine sia … costante nel tempo (mentre è confermato che sia costante nello spazio). Anzi, svariati studi, sempre più precisi, che prendono in considerazione diverse sorgenti spettrali del cosmo (e.g. quasar) paiono puntare verso una variazione del valore di questa costante nel tempo. E ciò, data la dipendenza della costante di struttura fine dalle principali costanti fisiche, sarebbe un indizio del fatto che le leggi fisiche variano nel tempo.

L’universo non è come era? E quando sarebbe diventato così? Perché? Grazie 137 per farmi porre questi interrogativi…