Tuesday, August 21, 2012

Aria di tempesta (solare) tra i fisici...

Ricordate che qualche tempo fa, alla fine di questo post, vi avevo parlato di una scoperta molto curiosa ad opera di un gruppo di fisici degli Stati Uniti? Gli autori Ephraim Fischbach e Jere Jenkins della Purdue University in Indiana, affermano che alcuni tassi di decadimento non sono costanti, ma presentano una modulazione che pare essere correlata sia alla distanza variabile Terra-Sole, sia all’attività solare stessa. I ricercatori della Purdue avevano presentato un documento sulle correlazioni tra la variazione dei tassi di decadimento e i brillamenti solari su Physical Review Letters, ma era stato respinto perché non vi era un chiaro meccanismo responsabile di tale variazione (qui il preprint su arXiv). L’8 Agosto però l’articolo*, firmato anche da altri fisici, è stato accettato dalla rivista on-line Astroparticle Physics, ed è in attesa di stampa (qui il link all’articolo). Inoltre gli autori hanno già depositato la richiesta di brevetto in quanto questo effetto permetterebbe, sempre a detta degli autori, di prevedere con significativo anticipo l’arrivo di una tempesta solare con tutte le conseguenze positive nella prevenzione dei danni causati da quest'ultima e nella gestione dei satelliti e delle telecomunicazioni. 


Tuttavia come avevo già annunciato nel mio primo post la scoperta non è passata inosservata e sta destando sia l’interesse che il prevedibile scetticismo di molti fisici, surriscaldandone gli animi. Potrete averne il sentore ascoltando questa intervista, presente nel sito dell’INAF, rilasciata da Roberto Battiston, presidente della Commissione Scientifica dell’INFN che si occupa di fisica astroparticellare, dove si afferma che un gruppo dell’INFN che ha eseguito una misura molto precisa del tasso di decadimento del Cesio 137 presso i laboratori del Gran Sasso, non ha mostrato alcuna variazione stagionale o periodica del tasso di decadimento, diversamente da ciò che affermano di aver osservato i colleghi della Purdue University (qui l’articolo su Physics Letters B del Marzo 2012). 

Uno spaccato dell'interno dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso.
La misura effettuata nei 217 giorni di presa dati con inizio nel Giugno del 2011 risulta particolarmente “pulita” in quanto i laboratori del Gran Sasso sono sovrastati da circa 1400 metri di roccia che limitano fortemente la radiazione cosmica. Battiston nell’intervista mostra tutto il proprio scetticismo nei confronti della misura di Fischbach e Jenkins, alludendo ad un possibile vizio strumentale. Alla domanda se il fatto che gli isotopi usati dai due gruppi di ricerca siano diversi possa essere rilevante ai fini del confronto diretto degli esperimenti (Cloro 36 e Cesio 137 rispettivamente per il gruppo americano e il gruppo italiano), risponde dicendo che i colleghi del Gran Sasso, proprio in risposta a questo tipo di osservazione, stanno effettuando un’altra misura, che durerà un anno, usando proprio un isotopo che ha mostrato la variazione registrata dal gruppo americano. Insomma, la vicenda è molto interessante e in continua evoluzione, consiglio vivamente di seguirla da vicino!!
Per ora rimando ai seguenti links, tutti piuttosto recenti: 


Aggiornamenti: 
In questo articolo che parla dell'argomento, uscito sul sito dell'economist, nella sezione relativa ai commenti dei lettori interviene lo stesso Jere Jenkins (o qualcuno che si spaccia per esso) che è l'autore dell'articolo su Astroparticle Physics. Egli in risposta allo scetticismo e le critiche di alcuni lettori, afferma : 
"[...] Skepticism is certainly warranted, as it should be in any scientific endeavor, but this is clearly a worthwhile investigation and should not be discarded because it doesn't match some previously held beliefs." 
"[...] Lo scetticismo è certamente giustificato, come dovrebbe essere in ogni impresa scientifica, ma questa è chiaramente un'indagine utile e non dovrebbe essere scartata solo perché non corrisponde ad alcune credenze precedentemente sostenute." (si riferisce alla costanza del tasso di decadimento delle sostanze radioattive).

Note: 
    * In realtà non si tratta proprio dello stesso articolo, ma rispetto ai precedenti presenta ulteriori evidenze sulla variabilità del tasso di decadimento di altri isotopi. I primi usati erano il Manganese-54 e il Radio-226, mentre in quest'ultimo, dal titolo "Additional experimental evidence for a solar influence on nuclear decay rates", viene usato il Cloro-36. I precedenti articoli sull'argomento si trovano ai seguenti links:
    • "Evidence of Correlations Between Nuclear Decay Rates and Earth-Sun Distance", J.H. Jenkins, E. Fischbach, J.B. Buncher, J.T. Gruenwald, D.E. Krause, and J.J. Mattes, Astropart. Phys. 32, 42-46 (2009).
    • "Perturbation of Nuclear Decay rates During the Solar Flare of 2006 December 13", J.H. Jenkins and E. Fischbach, Astropart. Phys. 31, 407-411 (2009).

    9 comments:

    Unknown said...

    Molto interessante questa cosa e il relativo dibattito, me li ero persi! Sai dove posse trovare informazioni sulla storia del brevetto? :)

    Unknown said...

    Non so se è possibile avere notizie dirette sul brevetto, per ora la fonte più attendibile è sul sito della Purdue University stessa (http://www.purdue.edu/newsroom/releases/2012/Q3/new-system-could-predict-solar-flares,-give-advance-warning.html)dove c'è scritto:"Purdue has filed a U.S. patent application for the concept." Della storia in generale che ne pensi? Io naturalmente sono scettico in generale ma sono ancora più scettico, se possibile, sulla misura che smentirebbe l'effetto, effettuata al GranSasso perché le condizioni sperimentali sono palesemente diverse, oltre che al radioisotopo usato.

    Unknown said...

    Anche perchè nell'articolo di Fischbach e Jenkins (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927650512001442) c'è scritto esplicitamente che il Cloro-137 non esibisce questo comportamento. Cito: "Further evidence of annual periodicities in decay data was presented in an earlier publication by Ellis [24]. His data showed an annual oscillation in the measured decay rate of neutron-activated manganese foils used to calibrate a system of plutonium-beryllium neutron sources. Interestingly, the
    56 Mn counts exhibited an annual periodicity, yet the 137 Cs standard used to calibrate his scintillation detection system did not".

    Andrea Contu said...

    La mia posizione e' la stessa che avevo sui neutrini superluminali. Fabbrica di paper esotici. Inoltre la misura deve prescindere dalle condizioni sperimentali. O meglio, le condizioni sperimentali devono essere disentangled dalla misura, che e' in sostanza il lavoro degli sperimentali. CMS e ATLAS hanno risultati compatibili per l'higgs e i due detector sono parecchio diversi. Qua vale lo stesso, se misurano cose diverse, uno dei due (o tutti e due) "sbaglia", anche se in buona fede. Per esempio quando tiene conto dei backgrounds, che al gran sasso sono sicuramente meno. Scommetto una pizza che verra' smentito (che si aggiunge a quella che Pani mi deve per Opera).

    Unknown said...

    Ma qui la questione è diversa, sono le "condizioni sperimentali" che devono essere le stesse, non gli strumenti di misura e la particolare tecnica sperimentale usata. Se tuttavia come affermano gli autori americani questa variazione fosse indotta da un altro tipo di particella sconosciuta emessa dal sole (per inciso, teoria che non mi convince per nulla) che interagendo con i nuclei del Manganese o del Cloro ne modifichi il tasso di decadimento, questa fantomatica particella potrebbe non raggiungere l'apparato se la misura venisse eseguita nei laboratori schermati del Gran Sasso. Naturalmente nutro forti perplessità sulla possibilità che una tale particella non sia stata ancora osservata se presentasse proprio questa grande sezione d'urto con la materia, intendo sia la roccia che i radionuclidi stessi, tuttavia le condizioni ma SOPRATTUTTO i radioisotopi che esibiscono questo strano comportamento, a mio parere, devono essere gli stessi per poter confrontare gli esperimenti.

    Andrea Contu said...

    Puo' darsi che interpreti le cose diversamente, ma per quanto ne so le condizioni sperimentali non saranno mai le stesse, specie per misure di precisione (e soprattutto di tempo), anche se uno fa esperimenti identici a due metri di distanza. Inoltre purtroppo l'apparato sperimentale ne fa parte (e non in maniera marginale). Diciamo che si cerca di misurare la stessa roba. E' chiaro che usare gli stessi radioisotopi serve, o ancora meglio, usare lo stesso campione.
    Io la butto li, ma i raggi cosmici hanno modulazione annuale e scommetto che a qualche livello seguano anche l'attivita' solare... E guarda caso si vede nel decadimento beta... Il geiger-muller conta e basta non mi fido, voglio vedere anche la direzione. Secondo me una cosa base che dovevano controllare e' la distribuzione angolare.

    Unknown said...

    Bhè i raggi cosmici hanno sicuramente modulazione annuale, gran parte dei raggi cosmici proviene dal sole (soprattutto la parte dello spettro con energia minore di 10^10 eV che presenta flussi molto grandi). Non capisco la relazione con il Geiger-Muller dici che questo influisca sull'apparato piuttosto che sul campione?

    Andrea Contu said...

    Non mi piace tanto il geiger-muller come scelta, perche' non ti da la direzione del raggio beta (spero di ricordarmi cosa e' un geiger muller!). Giusto per escludere i raggi cosmici, avere una idea della distribuzione angolare dei decadimenti sarebbe utile. Una svista di questo tipo spigherebbe anche perche' con i decadimenti gamma non si vede nessun effetto...
    Nell'apparato sperimentale non mi e' nemmeno parso di vedere alcun tipo di veto. Le schermature sono OK ma non possono mai essere perfette e sicuramente non eliminano asimmetrie. In sostanza mi piacerebbe avere una stima di quanti elettroni non vengono dalla sorgente, o sono erroneamente assegnati ad essa. Anche un'aquisizione dati senza sorgente
    mi basterebbe per avere un'idea.

    Unknown said...

    Si su questo concordo pienamente con te, una distribuzione angolare dei raggi beta permetterebbe di rigettare il fondo ed avere una misura più affidabile. Al momento non ho approfondito i dettagli del set-up sperimentale ma credo che ad ordine zero l'analisi del fondo sia stata fatta. In ogni caso loro affermano di aver ripetuto l'acquisizione con lo stesso set-up e che usando altri tipi di isotopi non registrano questo effetto; invece secondo la tua interpretazione dovrebbe manifestarsi a prescindere dal radioisotopo usato o no? Cito:"[...]His data showed an annual oscillation in the measured decay rate of neutron-activated manganese foils used to calibrate a system of plutonium-beryllium neutron sources. Interestingly, the 56 Mn counts exhibited an annual periodicity, yet the 137 Cs standard used to calibrate his scintillation detection system did not. This indicates that, as an experimental observation, isotopes have different sensitivities to whatever influence is causing the observed effects. Moreover, since the two isotopes were measured on the same counting system, it would also appear to rule out a simple environmental systematic cause. This supports the analysis by Jenkins et al."