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lunedì 1 giugno 2026

289. Auguste Piccard e famiglia

Auguste Piccard (1884-1962) era il fratello gemello di Jean Piccard (1884-1963), che studiò lo spazio aereo, padre di Jacques Piccard (1922-2008), che studiò il mare profondo, e nonno di Bertrand Piccard (1958), che si occupava anch'egli dello spazio aereo.

Auguste Piccard è stato un fisico ed esploratore svizzero, famoso per le sue esplorazioni della stratosfera e delle profondità marine e ha partecipato come membro ufficiale a 5 Congressi Solvay per la fisica: 1922, 1924, 1927, 1930 e 1933, dal 3° al 7° congresso. In questo sito si è parlato diverse volte dei Congressi Solvay

Essendo uno dei partecipanti più alti, nelle foto dei congressi era sempre in piedi in ultima fila



Congresso Solvay 1927

qui è il primo in alto a sinistra.

 

Nel 1913, con il fratello gemello Jean, cominciò a compiere ascensioni mediante palloni aerostatici.

Per studiare gli stati ionizzati, i raggi cosmici e la radioattività nell'atmosfera, progettò (nel 1925) e realizzò un pallone con cabina stagna in grado di raggiungere per la prima volta quote stratosferiche senza richiedere una tuta pressurizzata. Il 27 maggio 1931, Auguste Piccard e Paul Kipfer decollarono da Augusta, in Germania, e raggiunsero un'altitudine record di 15.781 m. Dopo varie ascensioni sempre con il fratello Jean, nel 1932 Auguste Piccard salì ad oltre 16.000 m; Jean, naturalizzato statunitense, lo superò due anni dopo toccando in aerostato i 17.500 m.






In seguito, Auguste si occupò di esplorazione subacquea. A tale scopo ideò il batiscafo, concepito come un pallone sottomarino e realizzò un primo modello di batiscafo, il FNRS 2, che nel 1948 con pilota automatico scese a 1.308 m e, con il nuovo batiscafo Trieste, nel gennaio 1960 con a bordo Jacques Piccard e Don Walsh raggiungeva i 10.916 m della Fossa delle Marianne nell'Oceano Pacifico.


Auguste e Jacques Piccard a bordo del Trieste



Pareti spesse 13 centimetri e un oblò di soli 5 centimetri di diametro; il batiscafo doveva sopportare pressioni veramente enormi.

Alla profondità di 10.918 metri la pressione è di circa 1.200 kg per cm2.

La densità (massa per unità di volume) dell'acqua di mare varia leggermente in base a temperatura e salinità, in media è di circa 1,025 g/cm3; quindi, una colonna con 1 cm2 di sezione e altezza 10 metri pesa circa 1,025 kg.

Una pressione di 1 atmosfera (atm) corrisponde a una colonna d'acqua alta circa 10,33 metri o anche a una colonna d'acqua di mare alta circa 10 metri (per l'esattezza 10,03 metri), quindi a 11.000 metri la pressione è di 1.100 atmosfere.

In fondo alla Fossa delle Marianne, sull’oblò di 5 centimetri di diametro, insiste una colonna d’acqua che pesa circa 22 tonnellate; come riferimento, un carro merci ha un peso a vuoto (tara) compreso tra le 20 e le 30 tonnellate.




Sul fondo della Fossa, Walsh e Piccard furono sorpresi di trovare delle particolari specie di sogliole o platesse, lunghe circa 30 cm, e anche dei gamberetti. Secondo Piccard, «il fondo appariva luminoso e chiaro, un deserto che faceva trapelare diverse forme di diatomee».




Una motivazione importante per le sue ricerche nell'alta atmosfera furono le misurazioni delle radiazioni cosmiche, che avrebbero dovuto fornire prove sperimentali a sostegno delle teorie di Albert Einstein, che Piccard conosceva dalle conferenze Solvay e in quanto ex studente all'ETH di Zurigo (Politecnico Federale).





Piccard fu l'ispirazione per il fumettista belga Hergé, pseudonimo di Georges Prosper Remi, noto soprattutto come il creatore de Le avventure di Tintin, per il personaggio del professor Trifone Girasole (Professeur Tryphon Tournesol in francese).



Piccard aveva un incarico di insegnante a Bruxelles, dove Hergé scorse la sua figura inconfondibile per strada.


Auguste Piccard, le vrai professeur Tournesol - 2Tout2Rien


Nota: Gene Roddenberry chiamò il Capitano Jean-Luc Picard in Star Trek in onore dei gemelli Piccard.


Epilogo


Nel luglio 2010, in Cina, fu realizzato il primo sommergibile con equipaggio per acque profonde, il Jiaolong, che raggiunse 3.759 metri di profondità rendendo la Cina il quinto paese, dopo Stati Uniti, Francia, Russia e Giappone, a possedere la tecnologia per un’immersione profonda.  Progettato per immergersi a una profondità di 7.000 metri, Jiaolong si immerse a 7.062 metri di profondità nella Fossa delle Marianne nel giugno 2012.


Nel 2012 fu organizzata una nuova immersione con il sommergibile Deepsea Challenger, costruito da un’équipe australiana, con il compito di raccogliere campioni e filmare l’ambiente abissale. Dopo una prima immersione di prova, il regista James Cameron, il 26 marzo 2012, si immerse in solitaria raggiungendo con successo il fondo della Fossa (10.916 metri).

Il 29 aprile 2019, l’americano Victor Vescovo è disceso a bordo dei Limiting factor, nell’abisso Challenger battendo il record di immersione precedente nella Fossa delle Marianne fino alla profondità di 10.924 metri. Durante la sua esplorazione di quattro ore, Vescovo incontrò numerose creature marine sconosciute, ma anche rifiuti di plastica. Vescovo in una delle sue immersioni (ne fece otto) ha portato con sé sei passeggeri, tra cui tre donne: l’ex astronauta Kathryn Sullivan, Kelly Walsh, (figlia di Don Walsh) e Vanessa O’Brien (la prima donna a scalare l’Everest). Alla fine delle sue immersioni del 2020, Vescovo ottenne il record unico di otto immersioni, incluso il record per l’immersione più profonda a 10.924 metri di profondità  avvenuta il 28 aprile 2019.

Il sottomarino cinese Fendouzhe ha raggiunto la profondità di 10.909 metri. Il Fendouzhe è più capace del suo predecessore Shen hai Yong shi (Deep Sea Warrior) e può trasportare tre ricercatori a più di 10.000 metri di profondità. Durante una spedizione di mesi, il Fendouzhe ha completato ben tredici immersioni nella Fossa delle Marianne. Otto di queste immersioni hanno superato i 10.000 metri e, il 10 novembre 2020, il batiscafo Fendouzhe ha raggiunto la propria profondità record di 10.909 metri.


Bertrand Piccard, nipote di Auguste e figlio di Jacques, è stato il primo uomo a compiere, in volo, un giro intorno alla terra senza fermarsi, impresa compiuta con il pallone aerostatico "Orbiter 3" nel marzo del 1999.



Auguste Piccard, le vrai professeur Tournesol - 2Tout2Rien

Professor Trifone Girasole - Wikipedia

The Adventures of Tintin - Wikipedia


Striver (bathyscaphe) - Wikipedia

The Mariana Trench Plunges 36,000 Feet — Discover Magazine

Il sommergibile cinese Fendouzhe ha raggiunto i 10.909 metri


La leggendaria storia di Auguste Piccard e del batiscafo Trieste - SWI swissinfo.ch

Zibaldone Scientifico: 85. Congressi Solvay




 

mercoledì 6 maggio 2026

286. Candidati al Nobel per la fisica

Il primo Premio Nobel per la fisica è stato assegnato nel 1901 a Wilhelm Rontgen per la scoperta dei Raggi X.

Da quando hanno cominciato ad assegnare i Premi Nobel per la fisica, sono molte le candidature di illustri personaggi che non hanno ricevuto il premio.

Di seguito alcuni esempi con indicato il periodo di candidatura (anche se non in modo continuativo):

 

William Thomson, Lord Kelvin - Wikipedia dal 1901 al 1907

 

Ludwig Boltzmann - Wikipedia      dal 1903 al 1906

 

Henri Poincaré - Wikipedia         dal 1904 al 1912

 

James Dewar - Wikipedia        dal 1904 al 1913

 

Oliver Heaviside - Wikipedia      dal 1904 al 1914

 

Ernest Rutherford - Wikipedia   dal 1907 al 1937 (Nobel per la Chimica nel 1908)

 

Valdemar Poulsen - Wikipedia      dal 1909 al 1923

 

Fratelli Wright - Wikipedia         dal 1909 al 1913

 

Paul Langevin - Wikipedia            dal 1910 al 1946

 

Ernst Mach - Wikipedia              dal 1911 al 1914

 

Loránd Eötvös - Wikipedia             dal 1911 al 1917

 

Charles Fabry - Wikipedia             dal 1911 al 1932

 

Friedrich Paschen - Wikipedia             dal 1914 al 1933

 

Robert Williams Wood - Wikipedia            dal 1914 al 1950

 

Charles Galton Darwin - Wikipedia                  1915

 

Thomas Edison - Wikipedia                             1915

 

Arnold Sommerfeld - Wikipedia             dal 1917 al 1951

 

Auguste e Louis Lumière - Wikipedia         dal 1920 al 1927

 

David Hilbert - Wikipedia                          dal 1929 al 1933

 

Auguste Piccard - Wikipedia                        dal 1932 al 1933

 

Hans Geiger - Wikipedia                        dal 1935 al 1955

 

Samuel Abraham Goudsmit - Wikipedia    dal 1935 al 1975

 

Giuseppe Occhialini - Wikipedia               dal 1936 al 1969

 

Lise Meitner - Wikipedia                     dal 1937 al 1967

 

Nikola Tesla - Wikipedia                               1937

 

Seth Neddermeyer - Wikipedia             dal 1941 al 1952

 

Pierre Victor Auger - Wikipedia             dal 1941 al 1953

 

George Gamow - Wikipedia             dal 1943 al 1974

 

Bruno Rossi - Wikipedia                      dal 1947 al 1975

 

George Eugene Uhlenbeck - Wikipedia    dal 1947 al 1975

 

Karl Guthe Jansky - Wikipedia                      1948

 

Edwin Hubble - Wikipedia                     1953

 

Jan Oort - Wikipedia                   dal 1955 al 1975

 

Satyendranath Bose - Wikipedia         dal 1956 al 1974

 

Wu Jianxiong - Wikipedia                 dal 1958 al 1974

 

Norbert Wiener - Wikipedia                      1959

 

Claude Shannon - Wikipedia             dal 1959 al 1973

 

Walter Schottky - Wikipedia                  dal 1959 al 1974

 

Fred Hoyle - Wikipedia                         dal 1964 al 1973

 

John Archibald Wheeler - Wikipedia       dal 1965 al 1974

 

John Stewart Bell - Wikipedia                  1972

 

 

La lista è lunga e sicuramente sono state tralasciate importanti candidature che si possono comunque trovare in Wikipedia:

 

List of nominees for the Nobel Prize in Physics - Wikipedia

 

Le candidature non vengono rese note per 50 anni, per cui l’elenco si ferma agli anni ’70.


Nonostante la lunga lista di fisici, astronomi e chimici nominati, ci sono stati altri famosi scienziati che sono stati trascurati per la candidatura al Premio Nobel, come i fisici: G.Fr. FitzGerald, G. Stokes, J.W. Gibbs, P. Drude, H. Minkowski, O. Reynolds, N. Umov, Ernst Pringsheim Sr., M. Smoluchowski, W. Voigt, M. Abraham, A. Friedmann, G. Wulff, G. Sagnac, E. Wiechert, R. Pictet, P. Ehrenfest, P. Knipping, L. Shubnikov, M.P. Bronstein, E. Majorana, E. Hall, S.P. Schubin, O. Lodge, J. Larmor, J. Ishiwara, R.Ch. Tolman, A.H. Pfund, W. W. Hansen, H. Nagaoka, Y. Nishina, Y. Frenkel, T. Kaluza, J. Lennard-Jones, H. Weyl, A. Proca, J. von Neumann, G. Mie, D. Hartree, A. Smekal, P. Pringsheim, H. von Halban, F. Houtermans, B. Podolsky, A.I. Alikhanov, E. Marsden e E.F. Gross;

astronomi e astrofisici: P.J.C. Janssen, C.A. Young, S. Newcomb, G.V. Schiaparelli, W. Huggins, K. Schwarzschild, P. Lowell, W. de Sitter, R.H. Fowler, G.W. Ritchey, J. Jeans, G. Shajn, Otto Schmidt e C.K. Seyfert.

Rosalind Franklin meriterebbe un Premio Nobel postumo per aver contribuito alla scoperta della struttura a doppia elica del DNA.


Molti di questi sono scomparsi prematuramente e il Premio Nobel viene assegnato solo se ancora in vita. Mi fa piacere ricordare Hermann Minkowski e Karl Schwarzschild morti rispettivamente a 44 anni di appendicite e 42 anni di pemfigo (una malattia autoimmune), che riuscirono a fornire in breve tempo fondamentali contributi alla Teoria della Relatività di Einstein.

 

List of nominees for the Nobel Prize in Physics - Wikipedia

Nomination archive - NobelPrize.org

 

Candidati al premio Nobel per la fisica - Wikipedia

All Nobel Prizes in Physics - NobelPrize.org

Vincitori del premio Nobel per la fisica - Wikipedia

Portale:Fisica - Wikipedia

Zibaldone Scientifico: 85. Congressi Solvay

Zibaldone Scientifico: 138. Semplicità

Zibaldone Scientifico: 222. Paralipomeni e DNA

Zibaldone Scientifico: Risultati di ricerca per Nobel

 

lunedì 23 gennaio 2017

224. Statistiche


I mesi di settembre ed ottobre del 1927 furono un periodo ricco di incontri e scambi di idee che hanno contribuito alle scoperte della fisica del ventesimo secolo.

Per celebrare Alessandro Volta nel primo centenario della morte, venne organizzato, nella sua città natale Como, un Congresso internazionale destinato a diventare un evento estremamente significativo nella storia della fisica moderna. Aperto l'11 settembre da Quirino Majorana, presidente dalla Società italiana di fisica e zio di Ettore, si concluse il 27 settembre. In un momento nel quale la meccanica quantistica va definendo le basi di una nuova visione del mondo, sono invitati a Como tutti i protagonisti di quello straordinario fermento. Solo Albert Einstein non partecipa, per la sua ferma opposizione al governo italiano.

Dei 61 partecipanti, alcuni sono giovanissimi: Wolfgang Pauli ha 27 anni, Werner Heisenberg, Enrico Fermi e Franco Rasetti ne hanno 26, Paul Adrien Maurice Dirac 25, Emilio Segrè 22. Sono presenti molti premi Nobel per la fisica: Niels Bohr (1922), William Lawrence Bragg (1915), Arthur Compton (1927) James Franck (1925), Hendrik Antoon Lorentz (1902), Guglielmo Marconi (1909), Robert Andrews Millikan (1923), Max Planck (1918), Max von Laue (1914), Pieter Zeeman (1902), oltre ai premi Nobel per la chimica Francis William Aston (1922) e Ernest Rutherford (1908). I presenti che presero il Nobel successivamente furono: Max Born (1954) e Otto Stern (1943), oltre ai già citati Heisenberg (1932), Dirac (1933), Fermi (1938), Pauli (1945) e Segrè (1959). 
Fermi, Heisenberg e Pauli

 

Un mese dopo, più o meno gli stessi fisici si riunirono a Bruxelles dal 24 al 29 ottobre 1927 per il quinto Congresso Solvay, il cui titolo era: Elettroni e fotoni. Benjamin Couprie, fotografo ufficiale dei congressi Solvay, ne immortalò i partecipanti:

Auguste Piccard, Émile Henriot, Paul Ehrenfest, Édouard Herzen, Théophile de Donder, Erwin Schrödinger, Jules-Émile Verschaffelt, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Ralph H. Fowler, Léon Brillouin, Peter Debye, Martin Knudsen, William Lawrence Bragg, Hendrik Anthony Kramers, Paul Dirac, Arthur Compton, Louis de Broglie, Max Born, Niels Bohr, Irving Langmuir, Max Planck, Marie Curie, Hendrik Antoon Lorentz, Albert Einstein, Paul Langevin, Charles Eugène Guye, Charles Thomson Rees Wilson, Owen Willans Richardson.
 





L’aspetto che voglio però mettere in risalto qui di seguito, è come nei pochi anni che precedettero il 1927, alcuni giovani fisici, siano riusciti a formulare i concetti che stanno alla base della meccanica quantistica e della fisica atomica, e per farlo comincio da una delle pietre miliari della fisica. Il principio di esclusione di Pauli venne enunciato nel 1925 per la spiegazione della struttura atomica, ma successivamente trovò un inquadramento nella teoria quantistica assiomatica. Dall’inizio degli anni venti erano alla ricerca di un modello teorico che, partendo dal modello atomico di Bohr per l’atomo di idrogeno, riuscisse a spiegare le osservazioni sperimentali. Nel 1922 Pauli, su invito di Bohr, si recò a Copenaghen per dedicarsi all’effetto Zeeman anomalo, che consisteva nella separazione di un livello energetico in un multipletto, a seguito dell’applicazione di un campo magnetico. Dopo accurata analisi, Pauli arrivò alla conclusione che sembrava necessario associare all’elettrone una nuova proprietà fisica a 2 valori non prevista in precedenza. Nel 1925 George Uhlenbeck e Samuel Goudsmit introdussero l’ipotesi che l’elettrone ruotasse intorno al proprio asse con un momento angolare intrinseco che fu chiamato spin.

Ma veniamo alle varie statistiche

Da un punto di vista classico, la meccanica statistica permette di poter caratterizzare lo studio di un sistema con un numero di particelle non interagenti molto grande, dell'ordine del numero di Avogadro, attraverso grandezze macroscopiche, come temperatura, energia libera, pressione o volume.

Il problema principale della meccanica statistica consiste nella ricerca della legge di distribuzione per un sistema che si trovi ad una temperatura assegnata. Questo problema ha avuto per la prima volta una soluzione parziale da parte di Maxwell (gas costituito da molecole puntiformi), la soluzione generale è stata ricavata da Boltzmann. Senza entrare troppo nei dettagli, lo stato di ciascuna molecola si può rappresentare come un punto in un opportuno spazio delle fasi (che di solito rappresenta tutte le possibili posizioni e velocità di ogni molecola). Se pensiamo di suddividere lo spazio delle fasi in tante cellette, aventi lo stesso ipervolume di dimensioni opportune, e di segnare in questo spazio tutti i punti che rappresentano gli stati in cui si trovano le varie molecole ad un certo istante, con un calcolo probabilistico si può ricavare la legge di densità che determina direttamente la distribuzione statistica delle molecole. Come anticipato sopra questo fu ricavato da Maxwell e Boltzmann nella seconda metà del diciannovesimo secolo.

La statistica di Bose-Einstein e la statistica di Fermi-Dirac sono approssimate dalla statistica di Maxwell-Boltzmann nel caso in cui siano coinvolte alte temperature o relativamente basse densità. Poiché la densità di occupazione degli stati dipende dalla temperatura, si hanno comportamenti diversi tra alta e bassa temperatura. Ad alta temperatura la maggior parte dei sistemi si colloca entro i limiti classici, ovvero le differenze sono trascurabili a meno che essi abbiano una densità molto alta, come ad esempio in una stella nana bianca.

Dopo più di 40 anni, lo studio di particelle come fotoni (che seguono la statistica di Bose-Einstein, da cui bosoni) e elettroni (che seguono la statistica di Fermi-Dirac, da cui fermioni) portarono al concetto di particelle identiche. I bosoni, contrariamente ai fermioni, non seguono il principio di esclusione di Pauli: cioè un numero illimitato di bosoni può occupare lo stesso stato energetico contemporaneamente. In fisica statistica particelle identiche (o indistinguibili) sono particelle che non possono essere per principio distinte le une alle altre. Questo fatto ha importanti conseguenze in meccanica statistica. Infatti in meccanica statistica ci si basa su argomenti probabilistici che a loro volta sono influenzati dal fatto che gli oggetti studiati siano identici o invece esista la possibilità, almeno in linea di principio, di riuscire a distinguerli. Come conseguenza, particelle identiche manifestano un comportamento sensibilmente differente da particelle che possano essere distinte.

La statistica di Bose-Einstein è particolarmente utile nello studio dei gas, a differenza della statistica di Fermi-Dirac, utilizzata più spesso nello studio degli elettroni nei solidi. Per questi motivi esse costituiscono la base della teoria dei semiconduttori e dell'elettronica.

La statistica di Bose-Einstein è stata introdotta nel 1920 da Satyendra Nath Bose per i fotoni ed è stata estesa agli atomi da Albert Einstein nel 1924. La statistica di Fermi-Dirac venne introdotta nel 1926 da Enrico Fermi e Paul Dirac.

Fino al 1930 erano conosciute solo 3 particelle: elettrone, protone e fotone; inoltre dovrà passare molto tempo perché si arrivi a comprendere la connessione tra spin e statistica, la risposta fu data da Pauli nel 1940: sono bosoni le particelle con spin intero o nullo, mentre sono fermioni quelle con spin semi-intero.

Facciamo qualche esempio

2 particelle A e B possono trovarsi in 2 celle differenti: abbiamo quindi 4 casi differenti per la statistica di Boltzmann, 3 per quella di Bose–Einstein e 1 solo caso per la statistica di Fermi-Dirac. 
 

Dalla figura si vede che è impossibile avere 2 fermioni nella stessa cella (principio di esclusione di Pauli), mentre la probabilità di avere 2 bosoni nella stessa cella è addirittura maggiore, cioè i fotoni hanno la tendenza a restare uniti.


Qui di seguito un esempio con 3 celle (nel caso di particelle identiche, vengono chiamate entrambe A). 









 

 
1887 Heinrich Rudolf Hertz scopre l’effetto fotoelettrico
1896 Wilhelm Conrad Röntgen scopre i raggi X
1900 Max Planck enuncia la legge della radiazione del corpo nero
1905 Albert Einstein fornisce la spiegazione dell’effetto fotoelettrico
1911 Jean Perrin prova l’esistenza di atomi e molecole
1913 Niels Bohr presenta il suo modello atomico
1917 Albert Einstein introduce l’idea che porterà allo sviluppo del laser
1922 Arthur Compton dimostra l’aspetto corpuscolare dei fotoni
1924 Louis de Broglie suggerisce che l’elettrone può avere un aspetto ondulatorio
1924 Satyendra Bose e Albert Einstein introducono la statistica di Bose–Einstein
1925 Wolfgang Pauli enuncia il principio di esclusione per l’elettrone
1925 George Uhlenbeck e Samuel Goudsmit postulano lo spin dell’elettrone
1925 Werner Heisenberg, Max Born e Pascual Jordan formulano la meccanica quantistica delle matrici
1926 Erwin Schrödinger formula la meccanica quantistica ondulatoria e ne prova l’equivalenza con la meccanica quantistica delle matrici
1926 Enrico Fermi scopre la connessione tra spin e statistica
1926 Paul Dirac introduce la statistica di Fermi–Dirac
1927 Werner Heisenberg enuncia il principio di indeterminazione
1927 Max Born interpreta la natura probabilistica della funzione d’onda
1928 Paul Dirac formula la teoria relativistica dell’equazione d’onda quantistica
1932 James Chadwick scopre il neutrone
1932 Carl D. Anderson scopre il positrone