Cannon-ball

Simulazione del cannone
http://www.ba.infn.it/~palano/chimica/book/it/Chap_5/sec_2/cannone.html

SNEWS

When a red giant star collaps on itself a burst of neutrinos is produced. This occurs before that light is emitted in the explosion, The SuperNova Early Warning System (SNEWS) is a network of neutrino detectors designed to give an early warning to astronomers of a supernova event in the Milky Way. The neutrino pulse from supernova 1987A was detected 3 hours before the photons.
The current members of SNEWS are Borexino, Super-Kamiokande, LVD, SNO and IceCube.
http://en.wikipedia.org/wiki/Supernova_Early_Warning_System

Neutrinos in IceCube

The IceCube Neutrino Observatory (or simply IceCube) is a neutrino telescope constructed at the Amundsen-Scott South Pole Station in Antarctica. Similar to its predecessor, the Antarctic Muon And Neutrino Detector Array (AMANDA), IceCube contains thousands of spherical optical sensors called Digital Optical Modules (DOMs), each with a photomultiplier tube (PMT) and a single board data acquisition computer which sends digital data to the counting house on the surface above the array. More http://en.wikipedia.org/wiki/IceCube_Neutrino_Observatory
"IceCube, which was completed in December 2010, is a kilometer-cubed array of photodetectors that have been drilled down into the Antarctic ice cap... The IceCube team compared 13 months of their data (collected when the array was half finished) to observations of 117 Gamma-Ray Bursts measured independently over the same time period. Contrary to expectations, no high-energy neutrinos were detected within a half-hour of each GRB. Theorists may need to rethink their models of GRBs, as well as look for other possible sources for the highest energy cosmic rays." This is what Michael Schirber writes in
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.106.141101

Artificial leaf

"Photosynthesis, nature's way of converting sunlight to fuel, happens all around us, from leaves on a tree to the smallest blade of grass. But finding a way to mimic the ability cheaply and efficiently has confounded engineers for decades.Now researchers have taken a step toward this elusive feat, with a device that is even more efficient than natural photosynthesis and relies on low-cost, abundant materials.
Conventional solar cells produce electricity when a photovoltaic material is exposed to light. The new device goes a step further, using the resulting electricity to split water into hydrogen and oxygen, which can be stored and used to generate electricity via a fuel cell."
More http://www.technologyreview.com/energy/37310/?p1=MstRcnt

Tevatron claims glimpse of particles beyond standard model

Tevatron claims possible glimpse of particles beyond the standard model - April 06, 2011
"Just as the Tevatron, the proton-antiproton collider at Fermilab in Batavia, Illinois, enters its final months of operations, possible signals of new physics are emerging. First came a report from the Collider Detector at Fermilab (CDF) experiment of a puzzling asymmetry in the way top quarks decay into lighter particles. Now the same experiment is reporting on the possible observation of particles beyond the standard model in collisions that produce a W boson – a particle of the weak nuclear force. Spokesmen for the experiment say the signal may be due to random fluctuations, but that it’s nonetheless causing some excitement. “Either what we thought we knew about this process is wrong or there’s a totally new effect,” says Giovanni Punzi, CDF co-spokesman."
More Nature.com

Impedenza meccanica

L'oscillatore armonico semplice è determinato dall'equazione del moto: m a(t) + k x(t) = 0, che descrive il moto prodotto da una forza di richiamo elastica proporzionale allo spostamento della massa m dall'origine delle coordinate. a(t) indica l'accelerazione istantanea. La legge di questo moto è:

x(t)=A cos (ω_ot + φ)

dove ω_o = √(k/m)  è la frequenza propria dell'oscillazione libera, mentre A e φ sono due costanti che dipendono dalle condizioni iniziali del moto. Siamo ora  interessati all'oscillatore forzato, che è un oscillatore armonico al quale si applica, oltre alla forza elastica, anche una forza esterna, armonica anch'essa, di frequenza arbitraria. L'equazione del moto diviene

m a(t) + k x(t) = F(t)

dove  F(t)=Fo cos(ωt), è appunto la forza esterna.

Una grandezza fisica interessante è l’impedenza meccanica dell'oscillatore. L'impedenza meccanica del sistema è il rapporto tra la forza applicata alla particella  e la velocità della particella stessa. Nel sistema mks si misura in ohm meccanici (kg/s). L'impedenza meccanica dell'oscillatore è il rapporto tra la forza F(t) esercitata sulla massa oscillante, e la velocità v(t) della massa stessa. Per calcolarla assumiamo che il moto risultante sia ancora un moto armonico, e sostituiamo nell'equazione del moto la soluzione di prova:

x(t)=A cos (ωt)

Otteniamo l'equazione

(-m ω²+k) A cos (ωt) = Fo cos(ωt),

da cui otteniamo l'ampiezza del moto risultante in funzione dell'ampiezza Fo della forza applicata, e della pulsazione:

Ora si ricava la velocità:

v(t)= − ωA(ω) sin (ωt)

La forza e velocità non sono in fase tra loro. La forza è una funzione cos, la velocità è invece una funzione sin, il che significa c’è tra di loro uno sfasamento di ±90° . Da  questo esempio è chiaro che ci sono due effetti: una variazione dell’ampiezza in funzione della pulsazione ed  uno sfasamento tra forza applicata e velocità della massa. Determinato lo sfasamento, possiamo determinare l'impedenza meccanica Z considerando il rapporto tra i valori massimi in modulo di forza F e velocità v:

A pulsazioni basse, l'impedenza dell'oscillatore è dominata dalla sua rigidità k, mentre l'inerzia m è poco rilevante, mentre alle alte frequenze la massa dell'oscillatore diventa la caratteristica dominante sul moto, mentre la rigidità influisce poco. La regione attorno ad ω₀ dove le due proprietà divengono egualmente importanti è la regione in cui si ha una risonanza. La risonanza corrisponde ad un minimo dell'impedenza, e cioè al punto in cui l'oscillatore oppone la minima resistenza alla forza esterna che lo mantiene in moto.

Studiando l'ampiezza dell'oscillazione come funzione della pulsazione della forza esterna appaiono immediate alcune considerazioni.

a) Data l'intensità della forza esterna, l'ampiezza delle oscillazioni è tanto maggiore quanto più la pulsazione della forza esterna ω è vicina alla pulsazione propria ω₀ dell'oscillatore.

b) Pulsazioni molto maggiori o molto minori di ω₀ tendono a ridurre l'ampiezza delle oscillazioni.

c) Per pulsazioni prossime ad ω₀ avviene un fenomeno legato all’energia. L'energia della sorgente esterna si trasferisce in modo sempre più efficiente all'oscillatore, accumulandosi di periodo in periodo provocando oscillazioni sempre maggiori.

d) A ω = ω₀ le oscillazioni diventano di ampiezza infinita. Nella realtà ciò non accade perché ci sono fenomeni di smorzamento.

Einstein secret

James Dacey (physicsworld) is blogging on a new iconic image of Einstein, creation of Spanish artist Juan Osbourne. It is a game to find some hidden numbers. Play the game at
http://www.juanosborne.com/2010/01/playing-with-einstein/

Created by Juan Osborne (under this Creative Commons License)

This is an image from a beautiful collection

http://www.juanosborne.com/

The hunt for the elusive Higgs

"Physicists at CERN's Large Hadron Collider (LHC) are confident that they can find the Higgs boson by the end of 2012, when the machine will be shut down temporarily...The most sought after particle in particle physics – the Higgs boson – is believed to endow all other particles with mass. It is also the last undiscovered component of particle physicists' great theoretical framework – the Standard Model. After decades searching for the Higgs in particle collisions at CERN, and at Fermilab in the US, researchers at the LHC believe they may finally have the elusive particle within their grasp."

The hunt for the elusive Higgs - physicsworld.com

Thin film has 'astonishing' ability to rotate light

"Physicists in Austria and Germany have taken the Faraday effect to a new extreme by rotating the polarization of light by 45° by passing it through an extremely thin film. This "giant Faraday effect" could someday be used to create optical transistors that switch light or to improve terahertz imaging systems."

Thin film has 'astonishing' ability to rotate light - physicsworld.com

Simulatori oscillazioni

Alla pagina http://staff.polito.it/amelia.sparavigna/Oscillatori/ trovate due programmi che simulano l'oscillatore smorzato e l'oscillatore smorzato forzato. I parametri da inserire sono omega naturale, beta/m, Fo/m, omega forzante. Poi si devono dare la posizione iniziale del punto e la sua velocità iniziale. Infine il tempo di simulazione. Quando si inseriscono i dati, si deve usare il punto prima delle cifre decimali, per esempio 1.5 e non 1,5.
Il programma Oscill-smorzato scrive due file: uno contiene la posizione x in funzione del tempo t per l'oscillatore smorzato, l'altro la funzione senza smorzamento.
Il programma Oscill-forzato-smorzato scrive due file: uno contiene la posizione x in funzione del tempo per l'oscillazione forzata smorzata, l'altro la funzione forzante.
Tramite un programma di grafica (gnuplot per esempio) si possono visualizzare i files come grafici.
Si consiglia di scaricare i programm in una apposita cartella dove eseguirli e raccogliere i file in uscita.

Le immagini seguenti mostrano lo snapshot del programma e del grafico

Caso oscillatore smorzato

Caso oscillatore forzato smorzato

Per cominciare, usate i dati che vedete sui snapshot.