Disseminazioni: CRISTALLI TEMPORALI – di Roberto Vacca, L’OROLOGIO, 12/8/2025

 CRISTALLI  TEMPORALI – di Roberto Vacca, L’OROLOGIO, 12/8/2025

Per la scoperta della libertà asintotica Frank Wilczek aveva ricevuto il premio Nobel per la fisica nel 2004. Otto anni più tardi definì il concetto di “cristalli temporali” (time crystals) : sistemi quantistici di atomi che – a differenza dai cristalli organizzati in configurazioni spaziali periodiche – si organizzano in configurazioni temporali periodiche di particelle interagenti fra loro, il moto delle quali non produce lavoro. I qbit (usati nei computer quantistici v. oltre) possono interagire mediante un effetto quantistico noto come “entanglement” (1). Teoricamente un computer quantistico comprendente 300 qbit potrebbe effettuare in un istante un numero di operazioni inimmaginabilmente alto, riuscendo a risolvere problemi complessi che un computer classico non potrebbe risolvere affatto nemmeno in tempi molto lunghi.

I cristalli temporali sono costituiti da atomi organizzati in strati di semiconduttori e superconduttori in cui le interazioni sono persistenti e non comportano dissipazioni di energia. Sono stati realizzati cristalli temporali mediante un sistema costituito da 20 qbit.

Nei computer “classici” i valori numerici e logici vengono trasmessi e registrati in bit, che possono avere il valore 0 (zero) o 1 (uno). Nei computer quantistici i segnali vengono trasmessi e registrati in qbit, che possono avere il valore 0 (zero), 1 (uno) o la sovrapposizione simultanea di 0 e 1. 

Un qbit può essere trattato  mediante i circuiti elementari sopra citati e perfino con lo spin di un elettrone. Lo hardware dovrà raggiungere un alto livello di hi-fi, ma la probabilità di errori tenderà a essere elevata. Il software, quindi, dovrà incorporare adeguate procedure di correzione degli errori.

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(1)  L’entanglement quantistico (o correlazione quantistica) è una relazione non esprimibile nei termini della meccanica classica. Esso deriva dal principio   di sovrapposizione della meccanica quantistica per il quale due o più sistemi fisici (ad esempio 2 particelle) possono costituire sottosistemi di un sistema più ampio il cui stato quantico è rappresentato da una combinazione (o sovrapposizione) dei loro singoli stati. I sottosistemi si definiscono   “entangled” (“aggrovigliati” o “correlati”) e la misura di uno di essi determina simultaneamente anche la misura degli altri.  Lo stato di entanglement   è indipendente da una separazione spaziale dei sottosistemi, quindi l’entanglement implica contro-intuitivamente la presenza tra essi di correlazioni a distanza e il carattere non locale di tale realtà fisica.

In un computer  quantistico i trasferimenti di dati possono avvenire utilizzando cristalli temporali o mediante la procedura di trasferimento adiabatico (2) di stati quantici. Tale procedura non è influenzata da rumore, né da errori di impulsi. I due sistemi possono anche essere usati contemporaneamente.

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(2) Un sistema termodinamico soggetto a un processo adiabatico non scambia calore con l’ambiente, ma può scambiare lavoro e/o massa.

Disseminazioni: DRAMMATICI DISTACCHI NEL TEMPO – di Roberto Vacca, L’OROLOGIO, 11/07/2025

 DRAMMATICI DISTACCHI NEL TEMPO – di Roberto Vacca, L’OROLOGIO, 11/07/2025

Le date di grossi eventi o scoperte vengono prese a segnare tempi o gli inizi di ere nuove. La Seconda Guerra Mondiale finì nell’estate del 1945: da allora siamo nel ”dopoguerra”. Questa nuova era non è segnata solo da una data convenzionale, ma anche da nuovi fatti concreti fra cui l’entità della radioattività atmosferica e le sue conseguenze

Tra le fonti della radioattività atmosferica naturale è al primo posto, il gas radon - radioattivo inquinante prodotto in natura dal decadimento della catena dell’uranio. Altre fonti naturali sono: i raggi cosmici. 

Fra le fonti artificiali: l’impiego materiali radioattivi (ricerca, sanità, radioterapia); la bonifica di siti contaminati; gli incendi di foreste; gli incidenti nucleari (Chernobyl, Fukushima, etc.)

Nell’atmosfera sono numerose le sostanze radioattive (C14, Cesio 137, Cobalto 60, Torio 232, Berillio 7, Sodio 22) costituite da residui di bombe atomiche detonate per esperimento nel Marzo 1945 nel deserto del New Mexico, nella II Guerra Mondiale a Hiroshima e Nagasaki, negli incidenti, con dispersione di plutonio, del satellite americano SNAP (System for Nuclear Auxiliary Power) 9-A (1964) e di un modulo dall’astronave Apollo 13 (1970) oltre che negli oltre 2000 test di esplosioni atomiche dal 1945  a oggi.  

Le sostanze radioattive citate sono presenti sotto forma di tracce, non pericolose per gli esseri viventi. Esse, però, vengono incorporate dall’ossigeno atmosferico nell’acciaio e nel piombo nei processi di produzione. L’acciaio così contaminato non può essere usato per costruire apparecchiature di alta precisione (contatori Geiger) impiegati proprio per sottoporre pazienti a tomografie assiali computerizzate o risonanze magnetiche o per misurare l’esposizione   a radiazioni di chi   lavora con materiali radioattivi.

In quelle apparecchiature si impiegano tuttora componenti realizzate con acciaio a bassa radiazione di fondo (“low background steel”) tipicamente prodotto prima del 1945. Esso si trova in quantità notevole nei relitti di navi da guerra affondate fino ai primi anni della Seconda Guerra mondiale. Interessante il caso dell’incrociatore pesante britannico HMS Exeter (8500   tonnellate) affondato da aerei giapponesi nel Marzo 1942 nel Mare di Giava. Il relitto ne fu   individuato nel 2007, ma dieci anni dopo un'altra spedizione di ricerca della Royal Navy constatò che era quasi sparito. Molte tonnellate di acciaio originariamente prodotto nei cantieri di Davenport 1931) erano state asportate e vendute a prezzo remunerativo. Analoghe vicende subirono i relitti di navi della Marina Imperiale Germanica affondate a Scapa Flow nella prima Guerra Mondiale.

La radioattività dell’acciaio post 1945 sta decrescendo. Essa è dovuta a radionuclidi (a parte il plutonio) con tempi di dimezzamento compresi fra 8giorni e 30 anni.

L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare nel suo Osservatorio Criogenico Sotterraneo di Eventi Rari, sotto i 1400 metri di roccia del tunnel dal Gran Sasso, ha condotto dal 2017 accurati esperimenti sul doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. È notevole che la temperatura raggiunta è 0,01°K – un centesimo di grado sopra lo zero assoluto.  Le apparecchiature usate sono state schermate con strati di piombo non radioattivo fornito dal Museo Civico Marongiu di Cabras e tratto da un carico di mille lingotti di piombo di produzione spagnola recuperati dal relitto (del I secolo a.C.) di una nave romana a 36 metri di profondità nei pressi dell’isola di Malu Entu (Oristano). Anche il piombo dissotterrato da vetrate di chiese medioevali è stato utilizzato per realizzare schermature non radioattive.

Disseminazioni: OROLOGI NELLA STORIA – di Roberto Vacca, L’OROLOGIO - 5 Maggio 2025

OROLOGI NELLA STORIA – di Roberto Vacca, L’OROLOGIO -  5 Maggio 2025 

L’orologio del Capitano Robert F. Scott della Ma­rina Britannica, fermo alla data della sua morte (29/3/1912) sulla via del ritorno dal Polo Sud, fu ritrovato col suo corpo sei mesi dopo. Non fu mai ritrovato, invece, l’aereo con cui si inabissò nel 1928 Roald Amundsen, primo scopritore del Polo Sud, volato alla ricerca del Generale Nobile e del suo dirigibile Italia, caduto sul pack artico.

Durante la Prima Guerra Mondiale andarono persi numerosi orologi di aviatori – quelli tedeschi erano marcati DH (Deutsches Heer), i britannici ATP (Army Time Piece). Durante la Seconda Guerra Mondiale, i campi di sterminio nazisti erano pieni di orologi che erano appartenuti a ebrei – una ulteriore testimonianza di quegli eventi barbari e vergognosi. Dopo la guerra fu ritrovato un orologio da polso Huber (1933) appartenuto ad Adolf Hitler, che fu venduto all’asta per un milione di dollari. La somma venne da alcuni ritenuta scandalosamente eccessiva.

La bomba atomica (soprannominata “Little Boy”, del peso di 4.600 chilogrammi), lanciata dagli americani su Hiroshima il 6 agosto 1945, uccise sul colpo 80.000 giapponesi e produsse anche onde d’urto che viaggiavano a velocità supersonica. Danneggiarono tutti gli orologi della città, che rimasero bloccati sulle 8:15 antimeridiane, ora della detonazione. Alcuni di quegli orologi fermi da circa ottant’anni sono esposti nel Memoriale della Pace di Hiroshima. 

Nel 1945 Isidor Rabi, professore di fisica alla Columbia University, continuando il lavoro del danese Niels Bohr, realizzò il primo orologio atomico, basato sulle oscillazioni dell’atomo di Cesio 133. L’orologio atomico più accurato del mondo è al Laboratorio di Astrofisica del Colorado e può ritardare di un secondo ogni 100 milioni di anni.

Nel 1960 un orologio subacqueo Rolex Deep Sea Spe­cial venne fissato al batiscafo sommergibile “Trieste”  che scese alla profondità di 10.916 metri nella Fossa delle Marianne, ove era soggetto ad una pressione di 1.000 atmosfere. Riemerse perfettamente funzionante. Va notato che il record per un sommozzatore dotato di respiratore “scuba” (Self Contained Underwater Breathing Apparatus) è di soli 332,35 metri.

Il 20 luglio 1969 gli astronauti Buzz Aldrin e Neil Ar­mstrong misero piede sulla Luna. Avevano al polso cronografi Omega Speedmaster che avevano superato test funzionali subendo variazioni estreme di tempe­ratura, di pressione, shock, vibrazioni e sollecitazioni acustiche come quelle che avrebbero incontrato nel loro viaggio interplanetario. Il 25 dicembre 1969 la Seiko mise sul mercato l’Astron – inventato da Kazunari Sasaki. Fu il primo orologio che sfruttava la piezoelettricità del quarzo. L’Astron costava circa 12.000 euro, ma oggi un orologio al quarzo si compra per pochi euro.