Siamo abbastanza abituati alle figure che vediamo sulle livree degli animali, sui petali dei fiori, o anche in certi minerali come le agate o i diaspri. Tanto che non ci stupiamo più della regolarità e della bellezza di queste testure. Siamo un po’ meno abituati a vederle formarsi sotto i nostri occhi, come accade con la reazione chimica oscillante che si produce nelle capsule di Petri fotografate nelle immagini che presentiamo in questo numero.
Questo tipo di reazioni sono state scoperte negli anni ’50 dal chimico russo Boris Belousov, che ci si è imbattuto quasi per caso mentre cercava di riprodurre il ciclo di Krebs con sostanze inorganiche. Le sue osservazioni furono però considerate scientificamente scorrette, in quanto contrarie alle leggi della termodinamica. Nel decennio successivo, le ricerche di Belousov sono state riprese dal biofisico russo Anatol Zhabotinsky, che perfezionò la reazione e riuscì a farne accettare la possibilità dalla comunità scientifica.
Oggi note come reazioni di Belousov-Zhabotinsky (spesso abbreviate in BZ) queste reazioni costituiscono un evidente esempio di sistema che non tende all’equilibrio termodinamico, anzi mantiene un prolungato non-equilibrio passando da uno stato metastabile all’altro, in una oscillazione regolare che ricorda quella del battito cardiaco o di altri sistemi biologici. Osservate all’interno di un becker, appaiono come una sorprendente alternanza del colore della soluzione. Se invece i reagenti sono distesi in uno strato di pochi millimetri all’interno di una capsula di Petri, dai punti in cui si innesca la reazione si assiste allo sviluppo di vari fronti d’onda che si manifestano come cerchi concentrici.
Le immagini presentano alcuni momenti dello sviluppo spazio-temporale della reazione. Quelle sul fondo della pagina sono tratte da un’animazione realizzata acquisendo a intervalli regolari – e alle stesse condizioni ambientali e di luce – immagini di una piastra di Petri in cui si produce una reazione BZ. Le foto per l’animazione sono state scattate a intervalli di 4 secondi e coprono una durata di circa un minuto.
Nel canale Youtube del gruppo di ricerca che ha realizzato queste immagini, si possono trovare vari altri filmati che riprendono in diretta la formazione di figure (pattern formation): sistemi che tendono a un non-equilibrio, sviluppando spontaneamente strutture ordinate.

Sopra, una piastra di Petri fotografata nel corso di una reazione di Belousov-Zhabotinsky. Sotto, le immagini (da sinistra a destra) illustrano lo sviluppo della reazione preparata da Michael Rogers e ripresa da Stephen Morris (Non-linear Physics Group del Dipartimento di Fisica dell’Università di Toronto). Le immagini sono tratte dall’album Flickr di Stephen Morris.

2013-09-03T11:00:47+00:00venerdì 1 ottobre 2010|Categories: cartoline dalla scienza|Tags: , , |

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