Fisica

Il suono è stato oggetto di studio fin da tempi antichissimi, uno tra i primi elementi in natura a cui l’umanità ha rivolto la propria attenzione nel tentativo di carpirne i segreti. Da Pitagora a Galileo, da Athanasius Kircher a Isaac Newton, le menti più brillanti della storia si sono cimentate con i misteri del suono, talvolta avanzando ipotesi fantasiose, ma sempre spingendo avanti, poco per volta, la nostra conoscenza del mondo sonoro. Che cos’è dunque il suono? Da dove nasce il suo legame con la matematica, su cui si regge tutta la musica occidentale? Perché le note musicali sono sette e cosa c’è di arbitrario nella loro scelta? Come si spiega che tutti gli strumenti melodici ricorrano sempre e solo a due meccanismi fondamentali? E quanto ancora ignoriamo del funzionamento dell’udito, un sistema così sofisticato che nessun algoritmo riesce a replicarne le prestazioni? Com’è cambiato, infine, il nostro rapporto col suono grazie alle tecnologie sviluppate in poco più di un secolo, dall’elettricità ai computer, passando per i sintetizzatori, i CD e gli MP3? Questo libro, appassionato e rigoroso, ci racconta la travolgente storia del suono, in cui scienza e musica si intrecciano senza soluzione di continuità, toccando spesso anche ambiti inaspettati, ma tutti influenzati, in un modo o nell’altro, dalle scoperte sulla natura del suono: dall’astronomia alla medicina, dalla tecnologia alla fisiologia, fino all’arte della guerra e all’architettura.

Un Einstein sorprendente e plurale, colto nel vivo del suo lavoro di scienziato e del suo pensiero più profondo. Questo volume raccoglie alcuni tra gli scritti più significativi degli anni 1904-1917 – la stagione irripetibile in cui nascono la relatività, i quanti, la meccanica statistica – per poi proseguire fino agli anni cinquanta, e li organizza non come una semplice antologia, ma come un vero itinerario di lettura. Seguendo un criterio tematico, il libro compone un'immagine a tutto tondo di Einstein: il fisico rivoluzionario che ha sconvolto le basi della scienza novecentesca e il pensatore inquieto che ha interrogato senza sosta il senso della conoscenza, il ruolo delle teorie, il rapporto tra idee e realtà sperimentale. Il commento del curatore ricostruisce i nessi interni fra i testi, ne mette in luce le strutture portanti e li collega al più ampio paesaggio della cultura scientifica del Novecento, restituendo al lettore non solo «ciò che gli scienziati dicono di fare», ma soprattutto ciò che in concreto fanno. Ne risulta un volume unitario, rigoroso e insieme accessibile, che invita a entrare nel laboratorio mentale di Einstein e a seguirne passo dopo passo la straordinaria avventura intellettuale.

La tesi ripercorre l'evoluzione storica e teorica del programma DarkSide, nato nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, che utilizza camere a proiezione temporale riempite con argon liquido ultrapuro per rivelare eventi rari prodotti da possibili interazioni di particelle di materia oscura con la materia ordinaria. Dopo i risultati di DarkSide-50, che hanno dimostrato la validità della tecnologia e dei metodi di discriminazione tra segnali e fondo, il progetto DarkSide-20k rappresenta un passo cruciale, proponendo un rivelatore di nuova generazione capace di esplorare regioni di sensibilità mai raggiunte prima. L'obiettivo finale dell'esperimento è spingersi fino al cosiddetto neutrino floor, la frontiera oltre la quale i segnali di materia oscura diventano indistinguibili da quelli dovuti ai neutrini solari e atmosferici. Riuscire a operare in questa regione di sensibilità significherebbe non solo migliorare la probabilità di una rivelazione diretta, ma anche contribuire in maniera decisiva alla comprensione della struttura e dell'evoluzione dell'universo, aprendo la strada a nuove prospettive nella fisica fondamentale e a una possibile unificazione tra cosmologia e fisica delle particelle.

«Ah, io di fisica non ci ho mai capito…» è una frase che molti hanno pronunciato almeno una volta. La fisica è spesso percepita come un linguaggio per pochi eletti, fatto di simboli incomprensibili e verità segrete. Eppure questo libro vuole dimostrare che dietro a ogni concetto si nasconde una storia che riguarda tutti noi. In queste pagine il lettore segue un percorso che non ha paura di mostrare le incertezze: proprio da esse nasce la possibilità di avvicinarsi alla scienza in modo più umano e autentico. Con ironia e chiarezza, l'autore invita a guardare oltre l'aspetto tecnico per riscoprire la fisica come avventura intellettuale e culturale, accessibile a chiunque abbia voglia di lasciarsi incuriosire. Perché capire significa soprattutto allenare la fantasia e la parola.

Il presente volume riguarda lo studio del moto di sistemi composti da corpi puntiformi e corpi estesi rigidi, eventualmente soggetti a vincoli. Vengono descritte idee e risultati della Meccanica Classica con la formulazione newtoniana e quella lagrangiana. Questo volume è pensato come libro di testo per un corso semestrale delle Lauree triennali in Matematica, Fisica e Ingegneria. Vengono presentati vari esempi e proposti esercizi la cui soluzione si trova nell'ultimo capitolo. Il libro è frutto della lunga esperienza didattica dell'autore per il corso di Meccanica Razionale nei Corsi di Studio in Matematica e in Ingegneria Aerospaziale all'Università di Pisa.

«Sottile è il Signore, ma non malevolo». Con questa frase, Einstein commentava nel 1921 alcuni dati (poi rivelatisi errati) che avrebbero potuto mettere in crisi la sua teoria della relatività. Guidato da un marcato senso estetico, oltre che da una logica stringente, il pensiero einsteiniano si opponeva naturalmente a ogni complicazione non necessaria, sempre teso a ricercare la più semplice ed elegante delle spiegazioni al più complesso dei problemi. Dotato di una tenacia fuori dal comune, Einstein visse da solitario nella vita come nella scienza, spesso contro corrente, giungendo così ad alcune delle più eclatanti scoperte del XX secolo. Questa biografia, scritta da un suo allievo e amico, resta a tutt'oggi insostituibile e insuperata per chi voglia ripercorrere il cammino scientifico e umano del grande fisico.

La teoria quantistica dei campi è il modo in cui la fisica moderna descrive la natura al suo livello più profondo. Partendo dalle basi della meccanica quantistica stessa, Sean Carroll analizza il processo di misura e l’entanglement prima di spiegare che il mondo è in realtà costituito da campi. Capirete perché la materia è solida, perché esiste l’antimateria o perché gli atomi hanno determinate dimensioni; imparerete alcune idee fondamentali come spin, simmetria, diagrammi di Feynman e meccanismo di Higgs; e vi sarà finalmente chiaro perché le predizioni della teoria quantistica dei campi sono confermate in modo impressionante. Spingendosi oltre Newton, Einstein e tutte le nozioni intuitive che hanno guidato l’Homo sapiens per millenni, questo libro è un viaggio verso una verità sul nostro universo che fino a poco tempo fa sembrava inimmaginabile. Quello di Sean Carroll è un approccio completamente nuovo, che arriva all’essenza matematica delle teorie fondamentali, spiegando ogni passo in modo semplice e originale.

I misteri più prodigiosi della fisica, un inno alla bellezza dell'universo Muoni, fermioni, quark, neutrini, qualunquoni, quasiparticelle...: tutto uno «zoo subatomico», com'è stato definito, di entità più piccole dell'atomo regge l'intera architettura del cosmo; e proprio il mondo delle particelle – francamente stupefacente – è al cuore della Fisica dell'invisibile, appassionante e originale introduzione alle dimensioni infinitesimali della materia. Con stile limpido e grande abilità divulgativa, Gabriele Battistotti – creatore di Random Physics, fra le più seguite piattaforme in rete di comunicazione scientifica – ci guida qui in un «viaggio allucinante», sorprendente e divertente, alla scoperta dell'infinitamente piccolo, ma anche dell'infinitamente grande: l'esplorazione del microcosmo gli consente di affrontare i temi più avanzati e avvincenti della moderna fisica, dalla materia oscura al concetto di tempo alla gravità quantistica e così via, fino a toccare i confini stessi della conoscenza. La fisica dell'invisibile ci rivela in ultimo la creatività che è alla base della fisica – non semplice registrazione, ma interpretazione, ricostruzione, invenzione rigorosa e ardita assieme di una realtà ben più prodigiosa e imprevedibile di quanto avremmo mai potuto immaginare.

Questo libro ripercorre il programma dell'omonimo corso di "Istituzioni di Fisica Teorica" tenuto dall'autore presso l'Università di Catania da molti anni. Concepito come strumento per lo studio autonomo, il testo non richiede particolari prerequisiti oltre alle normali basi di analisi matematica e fisica generale. In una forma pedagogica ma rigorosa, si introducono i due pilastri della fisica moderna che si sono sviluppati agli inizi del '900: la relatività ristretta e la meccanica quantistica. Il libro è diviso in più volumi per esigenze editoriali, ma va considerato come un unico testo in più parti. L'intero testo è affiancato da numerosi esempi, approfondimenti ed esercizi svolti, utilissimi anche per l'autoapprendimento. La presente prima parte riprende i concetti base di meccanica analitica con particolare enfasi sul ruolo delle simmetrie in fisica. Sono discussi i principi dellarelatività ristretta e vengono derivate le leggi dell' elettromagnetismo classico nel formalismo covariante. Definendo gli "stati fisici" come pacchetti d'onda, si introducono i concetti fondamentali dell' analisi di Fourier che preludono allo studio della meccanica quantistica. A seguire, il formalismo deglispazi di Hilbert, in cui vivono gli stati quantistici, è introdotto a partire dai concetti più elementari. Completa la prima parte una concisa introduzione alla teoria dei gruppi continui e delle rappresentazioni, con particolare riferimento al gruppo delle rotazioni che svolge un ruolo chiave nella definizione del momento angolare in meccanica quantistica. Nella seconda parte, ancora in preparazione, verranno introdotti i fondamenti della meccanica quantistica valorizzando al massimo i dettami del principio di corrispondenza, con particolare riferimento alle trasformazioni canoniche e al limite classico. Verranno studiati i principali problemi analiticamente risolubili, dall'oscillatore armonico all'atomo idrogenoide. Si discuteranno i principali metodi di approssimazione per affrontare problemi più complessi.

Il testo presenta un’ampia raccolta di esercizi di Meccanica Newtoniana, accompagnati da metodi risolutivi chiari e sistematici che aiutano lo studente universitario a sviluppare competenze di analisi fisico-matematica e di modellizzazione, costituendo un utile strumento di supporto allo studio individuale.

La scienza del XX secolo ha modificato per sempre la nostra comprensione della realtà, anche se siamo ben lontani dal poter affermare che questa realtà abbia un senso (forse non accadrà mai). Eppure, è grazie alla meccanica quantistica che il pensiero può dirsi per la prima volta libero di percorrere strade veramente ignote. A coltivare quello shock permanente, fatto di «stupore e vertigine», è Carlo Rovelli che, dalle "Sette brevi lezioni di fisica", con leggerezza si muove fra gli abissi speculativi della relatività quantistica, senza paura di toccarne il fondo – anche perché quel fondo, secondo lui, non esiste. «Elettroni e mente, sassi e leggi, giudizi e galassie non sono di natura essenzialmente diversa gli uni dagli altri. Sono nozioni che si illuminano a vicenda». Di questo continuo gioco di specchi è fatto il mondo, e per comprenderlo in tutta la sua complessità, per vederne la coerenza e «sentire che è la nostra casa», scrive Rovelli, bisogna fare un salto ulteriore e accogliere l’incertezza che è al cuore della conoscenza, quella che porta all’«eguaglianza di tutte le cose». Come il personaggio di un racconto del Zhuangzi – uno dei grandi libri dell’antichità – che dopo aver sognato di essere una farfalla «svolazzante e soddisfatta della sua sorte» non sa più se è stato lui a sognare la farfalla o è la farfalla a sognare lui.