STEP #26 - LA CHIMICA E LO STRUMENTO SCIENTIFICO

 La chimica della cosa

La Camera a Bolle necessità di precisione assoluta nella costruzione, poichè lavora con grandezze estremamente piccole: una piccola imperfezione nella struttura e il risultato può essere notevolmente compromesso.

Tra i vari componenti, l'elettrodo metallico che genera il campo magnetico deve essere purissimo: una presenza superiore a 0,001 ppm di tracce di ossigeno o altri elementi con elevata elettronegatività creerebbe problemi. Infatti, come già detto, le bolle si formano grazie a ionizzazione del liquido contenuto nella camera eccitato dal passaggio delle particelle studiate: gli elettroni prodotti da questa ionizzazione rischiano perciò di essere attratte dagli elementi non metallici del magnete.

A causa di questo l'esperimento potrebbe essere invalidato, dal momento che il moto dell'elettrone potrebbe formare bolle a cui non si è interessati, o peggio alterare l'equilibrio del sistema generando un effetto a catena di ionizzazioni e quindi di bolle sparse ovunque.

Il metodo varia a seconda della natura del metallo: se tende a legarsi in molecole conviene raffinarlo ad alte temperature, altrimenti si può usare una soluzione acida.

 (http://www1.na.infn.it/wsubnucl/cosm/icarus/eng/web/funzionamentoita.htm)

STEP #25 - COSE PERSONALI

 Cose, cose del passato, cose del futuro

La scrivania: la scrivania è l'angolo della casa che sento più mio, personale e privato. Quello che già era un punto della casa in cui trascorrevo molto tempo, perché legato al mio lavoro, studiare, è diventato il luogo in cui passo più tempo in assoluto con la pandemia.

Ho l'abitudine di tenere sulla scrivania (come nell'astuccio) una quantità spropositata di oggetti, di cose, di roba, assolutamente privi di utilità o di fine, mantenuti lì solo perché interessanti esteticamente o importanti simbolicamente.

Perciò ho pensato che sia giusto pescare tra queste cose un oggetto del ricordo, un oggetto del presente, un oggetto di buon auspicio, fotografate di proposito nel disordine della quotidianità.

Una matita blu e rossa, regalata in prima elementare dalle maestre; è l'oggetto più vecchio e dimostra la gratitudine verso le prime persone al di fuori della mia famiglia che hanno inciso sulla mia persona. Un portamine molto particolare, che uso nel disegno tecnico e simboleggia l'evoluzione di quella che era una passione, la progettazione, verso la sua concretizzazione. Un bicchiere, che i miei amici hanno identico ma con un colore diverso ciascuno, che rappresenta la speranza di riappropriarci della nostra gioventù.

STEP #24 - LE PAROLE NELLA STORIA

 Le parole della cosa nella storia

Vediamo come la Camera a Bolle ha influenzato la presenza di parole a cui è legata nella letteratura.

I primi termini sono: Camera a Bolle, Fisica Nucleare, Neutrino, Raggi Cosmici

è interessante notare come tutte le parole, legate allo stesso ambito, abbiano un picco a metà anni sessanta e uno a metà anni ottanta. Come la Camera a Bolle, anche il termine "neutrino" ha una data di nascita: fu infatti usato, quasi in maniera scherzosa, da Enrico Fermi prima privatamente, poi pubblicamente nel 1932. Da notare come, negli anni 50 la crescita dell'uso dei termini sia quasi parallela: si potrebbe ipotizzare che lo strumento di misura abbia contribuito ad aumentare l'interesse nel campo.

 

Infine, come in molti altri post, il focus sul CERN: il primo periodo in cui il nome è presente in modo più consistente è lo stesso in cui viene utilizzata la Camera a Bolle, e poiché si trattava della massima avanguardia all'epoca, sicuramente non è una coincidenza.

STEP #23 - LA NORMATIVA

 Cosa regola la cosa

Nella scienza, come in tutti gli altri campi, all'avanzare della globalizzazione si è affiancata la necessità di dover parlare "la stessa lingua" in tutti i campi: il risultato è stato la standardizzazione, a partire dalle unità di misura del SI fino alle norme che regolano gli oggetti più quotidiani. Non si tratta di leggi, ma di regole da seguire per ottimizzare la produzione e avere mercato.

Diversa natura hanno le regole tecniche, tra cui quelle relative alla sicurezza e al rispetto dell'ambiente che, com'è naturale che sia, sono aumentate negli ultimi anni, e vanno rispettate come leggi.

La Camera a Bolle in quanto legata alla Fisica Nucleare è sottoposta alla IAEA, l'Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica del 1957 che promuove la ricerca solo a fini pacifici, e la NRC, la Commisione Regolatrice del Nucleare degli USA.

Nella relazione informale del 1973 scritta per il Brookhaven National Laboratory di Upton, New York, viene fatta un'analisi completa degli aspetti relativi alla sicurezza della costruzione della Camera a Bolle detta 7-foot: è molto approfondita e specifica, spiega criteri di costruzione, analizza potenziali pericoli e fornisce indicazioni sulla formazione del personale e la gestione delle emergenze.

 

Nell'articolo Cynthia Gillian Jones, A review of the history of U.S. radiation protection regulations, recommendations and standard, Volume 88, number 2, February 2005 appaiono i valori limite (misurati in Sievert) di esposizione a radiazioni (a cui si rischiava di andare incontro lavorando per lungo tempo senza protezioni con la Camera a Bolle) stabiliti nel corso degli anni dagli enti americani.

Infine, un dato riguardo alle unità di misura citate a inizio post: forse lo scopo principale per cui veniva usata la Camera a Bolle era la misura dell'energia delle particelle, ma come unità in fisica atomica non si usava il Joule (J = kg m^2 / s^2) ma l'elettronVolt eV = e J/C dove "e" è la carica di un elettrone misurata in Coulomb.

 

 

STEP #22 - UN MANUALE D'USO

 Come si usa la cosa

Primo passo: il liquido deve essere raffreddato a temperature prossime allo zero assoluto

Secondo passo: con un sistema a gas un pistone depressurizza il liquido in modo da permettere ebollizione, ovvero la formazione di bolle 

Qui termina la fase "termodinamica" e inizia la parte di misura effetttiva, dopo aver attivato il magnete, in metallo purissimo

Terzo passo: si fotografa con molti scatti al secondo il sistema per immortalare le bolle create dal passaggio di particelle nell'attimo in cui hanno una misura adeguata

Passo finale: si elaborano i dati partendo dalle equazioni del moto, che permettono di misurare le proprietà della particelle non note

STEP #21 - NEI FUMETTI

Cosa narra la cosa 

Il fumetto è una forma di narrazione che negli ultimi anni ha acquisisto sempre più credito: se già prima del ventunesimo secolo ne venivano disegnati numerosissimi, con le fiere e lo scambio garantito da internet hanno perso il loro status di "libri per bambini/ragazzi" venendo riconosciuti come forma d'arte.

Di conseguenza si può dire che un fumetto costituisce una testimonianza storica

Queste vignette fanno riferimento a Glaser e all'invenzione della Camera a Bolle (sono presenti riproduzioni delle foto delle traiettorie delle particelle), di cui i personaggi (delle particelle) sembrano non aver apprezzato il nome. La prima raffigura i primi anni della Camera a Bolle in America in bianco e nero, la seconda il periodo di massimo sviluppo al CERN, e poi uno scenario futuristico (i fumetti sono stati disegnati più di 10 anni fa):

STEP #20 - IL MARCHIO

 Cosa rappresenta la cosa

Come spiegato in un post precedente, la Camera a Bolle non è mai stata un oggetto sul mercato, quanto piuttosto una proprietà di tutta la comunità scientifica. Perciò non esiste un logo o un marchio con validità commerciale che si riferisce ad essa; tuttavia è collegata a diversi centri di ricerca.

 Quello a cui è probabilmente più legata è la University of Michigan: infatti Glaser lavorava per questa università quando riuscì a sviluppare la Camera a Bolle, e la stessa lo promosse a Professor in seguito all'invenzione.

Una junior society dell'UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) che applica la fisica in un campo sanitario, ha creato un logo ispirato alle tracce delle particelle individuate con una Camera a Bolle, come si può notare nella "o" di "atom"

STEP #19 - L'ABBECEDARIO

 Le lettere della cosa

Adroni: categoria di particelle (barioni, mesoni) formata da quark e antiquark, analizzate nella Camera a Bolle (la tipica traccia che si biforca è dovuta alle sottoparticelle che si separano)

BEBC: Big European Bubble Chamber, forse la Camera a Bolle più importante

Ciclotrone: macchina che accelera in un moto circolare particelle da studiare, di cui quindi la Camera a Bolle è un esempio

Donald A. Glaser: inventore

Elicoidale: traiettoria che il campo magnetico faceva assumere alle particelle da studiare

Flash: fondamentale per l'acquisizione dei dati tramite fotografia

Ginevra: sede del CERN, centro del mondo per la Fisica delle particelle, che ovviamente si serviva della massima avangurdia dell'epoca, la camera a bolle

Hydrogenum: principale liquido usato negli esperimenti per formare le bolle

Invisibile: lo strumento con un principio semplice permetteva di osservare ciò che prima non era visibile

Laser: utilizzato in alcune varianti dello strumento per introdurre particelle nella camera

Metastabilità: condizione in cui si trova il liquido, di alta pressione e bassa temperatura, che fa sì che solo le particelle con cui è stata a contatto evaporino

Neutrino: altro tipo di particella, questo meno conosciuto tuttora, che all'inizio è stata studiata grazie a questo strumento

Obbiettivo fotografico: la tecnologia impiegata in campo ottico era notevole, poiché l'acquisizione dei risultati era quasi più importante del verificarsi del fenomeno

Peyrou: la figura che, dopo il suo inventore, è più legata allo strumento, avendo coordinato gran parte del lavoro svolto al CERN

Quark: particella subatomica fondamentale, di cui la Camera a Bolle ha determinato la carica

Raggio di curvatura: dato fondamentale del moto della particella raccolto con l'esperimento, che permetteva poi di determinare altre grandezze

Superconduttività: fenomeno sfruttato per creare il campo magnetico in maniera più efficiente possibile

Team di scienziati: necessario per condurre gli esperimenti; di esso facevano parte scienziati di diverse nazionalità e rappresentava lo spirito europeo del CERN

Unghie: quelle dipinte con le traiettorie delle particelle sono abbastanza kitsch

Vicinanza Domenico: compositore-fisico che ha composto dei brani ispirato dalla Camera a Bolle

Z-bosoni: ulteriore tipologia di particella neutra scoperto nel 1983 grazie alla Camera a Bolle

STEP #18 - FRANCOBOLLO

 Testimonianze della cosa

Nel 1966 fu commissionata dalle Poste svizzere la realizzazione di un francobollo in onore del CERN, per la prima volta (ne seguirono altri 2); furono coinvolti 5 artisti svizzeri, che visitarono il laboratorio e poi presentarono il modello

 

 

 

Fu scelta una diapositiva ottenuta da un esperimento con la camera a bolle innanzitutto per il suo valore estetico, e in secondo luogo perché si trattava della massima avanguardia nel settore. Infine, necessitando di team numerosi, essa raccoglieva intorno a sè fisici provenienti da nazioni diverse: unitamente alle bandiere disposte a formare la sagoma della Svizzera, questo metteva in luce il CERN come esempio di unione europea al di sopra delle questioni politiche.

Inoltre, un francobollo guineano del 1960 che rappresenta l'inventore, Donald Glaser:

 

 

Un esempio simile sono le monete da collezione: ecco una delle monete coniate dalla Grecia nel 2016 in cui erano raffigurati i filosofi di epoca classica

 

  

 

Questa in particolare raffigura Democrito, com'è scritto sulla moneta, ma nella corona ecco apparire le traiettorie delle particelle ottenute con la Camera a Bolle: la scelta non è casuale, poichè Democrito è il primo (che sia noto) ad aver teorizzato l'universo come combinazione di atomi