I contributi dell’astrofisica alla tecnologia di oggi

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«Considerate la vostra semenza:
fatti non foste a viver come bruti,
ma per seguir virtute e canoscenza»
Dante, Inferno, Canto XXVI, 118-120

L’esortazione di Ulisse ai suoi compagni per spingerli a esplorare al di là del mondo allora conosciuto è anche la tipica risposta, insieme a diversi mugugni, che ottiene chi chiede a cosa serve il loro lavoro ai ricercatori che si occupano di scienze pure, come l’astrofisica. Ma è anche una risposta che lascia spesso insoddisfatto l’interlocutore, che pensando all’utilità della scienza ha spesso in testa non tanto la scoperta di qualcosa di nuovo, né la graduale crescita dell’insieme delle conoscenze che si originano da queste scoperte, ma piuttosto tutte le cose ad oggi impensabili che si possono fare usando quella conoscenza, ovvero la sua applicazione tecnologica. Ma se da un lato gli esempi di applicazioni della fisica “terrestre” sono evidenti, dal galleggiamento fino ad arrivare alle ultime ricerche nel campo della superconduttività, quali sono i contributi della ricerca astrofisica alla tecnologia? Pur occupandosi di fisica “extraterrestre”, gli sviluppi applicativi non mancano, sia dovuti direttamente alle nuove conoscenze, sia derivanti dagli sforzi tecnologici per riuscire a ottenere dati sempre nuovi e più complessi. A titolo di esempio ci limiteremo a citarne uno per categoria, tra quelli che tutti noi utilizziamo decine di volte al giorno dal nostro cellulare.

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Iniziamo dalle Teorie della Relatività di Einstein, quella Ristretta (o Speciale) che riscrive alcune delle leggi della meccanica classica e quella Generale, l’attuale teoria fisica della gravitazione. Molti di noi la immaginano come una stramberia riservata a qualche scienziato impallinato, senza alcuna applicazione pratica. E invece, se non la conoscessimo, i nostri GPS sbaglierebbero posizione più o meno della distanza tra Empoli e Vinci! Questo perché i GPS misurano la nostra posizione in base all’intervallo di tempo che impiegano dei segnali radio a raggiungerci da un sistema di satelliti in orbita intorno alla Terra. Questi satelliti montano orologi precisissimi, capaci di accumulare un errore di ‘solo’ 0.86 nanosecondi (0.00000000086 s) al giorno, corrispondente a un’incertezza posizionale di pochi cm. Tuttavia, l’effetto di deformazione dello spazio-tempo dovuto alla massa della Terra, che è maggiore per gli orologi al suolo più vicini alla massa terrestre, fa sì che per i satelliti il tempo scorra un po’ più velocemente, anche se solo di 45 microsecondi al giorno. L’effetto dovuto alla velocità dei satelliti rispetto alla Terra, circa 3.8 km/s, introduce invece un rallentamento degli orologi di circa 7 microsecondi. I 38 microsecondi risultanti (0.000038 s), che sembrano un’inezia, introdurrebbero invece un errore di circa 11 km sulla posizione dei nostri telefoni. La prossima volta che vi perdete in campagna ringraziate il buon Einstein!

tecnologia I contributi dell’astrofisica alla tecnologia di oggi Tecnologia John OSullivan

Ma se il GPS deve molto all’astrofisica, non è da meno la nostra connessione Wi-Fi. La storia inizia nel 1977, quando John O’Sullivan, un ingegnere australiano che lavorava a un radio telescopio olandese firmò con alcuni colleghi e astrofisici un articolo scientifico lungo soltanto una pagina e mezzo, in cui suggeriva l’utilizzo di una tecnica matematica nota come “Trasformata di Fourier” per migliorare la qualità delle immagini dei radiotelescopi, che il gruppo voleva utilizzare per cercare di captare le deboli emissioni radio prodotte dai Buchi Neri predette nel 1974 da Hawking. Non ci riuscirono, ma nel 1990, una volta tornato in Australia, John si rese conto che la stessa tecnica poteva essere utilizzata per ripulire il segnale radio delle Wi-Fi da echi e riflessioni che ne diminuivano la qualità. Nel 1992 la tecnica fu brevettata e ne scaturì lo standard tuttora utilizzato per il collegamento wireless, chiamato 802.11. Così la radioastronomia è stata capace di liberare computer e telefoni dai cavi che li tenevano legati, garantendo una connessione di qualità a milioni di dispositivi in tutto il mondo. Che non si dica che scrutare il cosmo non serve a nulla!

Giovanni Cresci

Giovanni Cresci

Giovanni Cresci è un astrofisico fiorentino dell’Osservatorio di Arcetri. Con un passato da cervello in fuga in Cile e Germania, è poi rientrato in patria lasciando il cervello chissà dove. Dice di studiare l’evoluzione delle galassie, ma più che altro cerca di sopravvivere ai suoi figli.
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