Mancano ormai poche ore all’inizio della XX edizione della Coppa del Mondo di calcio. In Brasile sono attesi milioni di tifosi e noi italiani siamo pronti a notti insonni davanti ai televisori. Fra i tanti spettatori interessati ci saranno sicuramente anche numerosi scienziati. Molti sono, infatti, gli aspetti che legano il mondo della scienza e quello del pallone.

Un “iron man” darà il calcio d’inizio

La partita inaugurale Brasile-Croazia sarà forse la più emozionante di sempre, proteste permettendo.
Stando all’ultime indiscrezioni, l’avvio ufficiale a Brasile 2014 sarà dato da un paraplegico che dotato di un esoscheletro artificiale darà il primo calcio del torneo.
Miguel Nicolelis, neuroingegnere brasiliano della Duke University ha sviluppato un esoscheletro futuristico, progettato per essere controllato dalla mente e consentire di camminare.
Nel 2003, nell’ambito del progetto Walk Again, Nicolelis dimostrò che un gruppo di macachi era in grado di controllare i movimenti delle braccia virtuali di un avatar, attraverso il controllo mentale. Da quel momento con la sua équipe ha messo a punto una tuta in grado di aiutare le persone paraplegiche.
La tuta, composta da materiali fatti da stampanti 3D, è collegata a un casco che indossato dai pazienti è in grado di captare le onde cerebrali e inviare così i segnali a un computer posto nella zaino dell’esoscheletro, che a sua volta lo decodifica e lo rinvia alle gambe.
La tecnologia si basa su sensori che ascoltano i segnali elettrici cerebrali, leggendoli e traducendoli in comandi digitali, che a loro volta, mettono in moto un dispositivo artificiale che agisce quindi in base alle indicazioni del cervello.
Quando il piede dell’esoscheletro tocca il suolo, c’è una pressione e il sensore capta questa pressione.
Il sensore registra inoltre la temperature e le informazioni sulle vibrazioni.
Dopo un po’ di tempo, il cervello comincia ad associare il movimento delle gambe a una vibrazione nel braccio.
Il paziente comincia così a sviluppare la sensazione di possedere delle gambe e inizia a camminare.
“Vogliamo mostrare che anche in Brasile si può fare innovazione, siamo cresciuti molto in ricerca negli ultimi anni, possiamo fare grandi progetti scientifici”, ha dichiarato il neuroscienziato.

Palla avvelenata

Nel 2012, gli oltre 30 laboratori accreditati dall’Agenzia mondiale antidoping (Wada) hanno effettuato analisi su 267.645 campioni, il 10% in più rispetto all’anno precedente. In 4723 di essi, sono stati riscontrati valori atipici o la presenza di sostanze proibite (che non equivale ancora a una violazione delle norme antidoping).

Con 28008 campioni, il calcio è stato lo sport più analizzato. Seguono l’atletica e il ciclismo. 
Per il calcio, in 315 casi sono stati riscontrati valori atipici o presenza di sostanze proibite. 
Già nel mese di marzo, sono scattati i controlli antidoping sui giocatori che parteciperanno ai Mondiali 2014.
Sul mandato della FIFA, i campioni di sangue e di urina sono analizzati dal Laboratorio svizzero d’analisi antidoping (LAD), accreditato dall’Agenzia mondiale antidoping. “Gli steroidi sono il principale prodotto utilizzato dagli atleti che si dopano, pur essendo poco impiegati nel calcio. Vi sono poi gli ormoni della crescita, l’EPO e stimolanti come l’anfetamina. È però importante ricercare quei prodotti che possono avere un influsso su tutto il torneo come il testosterone, ha spiegato Martial Saugy direttore del LAD.
 Non saranno utilizzati in Brasile, ma alcuni ricercatori statunitensi hanno sviluppato un nuovo modo per rilevare sostanze dopanti con una sensibilità di circa 1.000 volte più sensibile rispetto ai test attuali.
La ricerca è stata presentata nel corso di un meeting della American Chemical Society, il metodo è poco costoso e funziona con le attrezzature già esistenti. 
La maggior parte dei test antidoping, utilizzati oggi, si basa sull’utilizzo della spettrometria di massa.
I campioni di urina vengono attraversati da un fascio di elettroni che trasforma gli atomi in particelle cariche. Queste particelle viaggiano poi attraverso lo spettrometro dove vengono pesati da un campo magnetico.
 La presenza dei dopanti viene così rilevati così attraverso il peso specifico. Ma questo sistema presenta delle criticità. 
Alcuni sottoprodotti di sostanze dopanti sono così piccoli da non emettere un segnale sufficientemente forte per il rilevamento.

Ma un team dell'Università del Texas ha sviluppato una metodologia in grado di rilevare piccole quantità di metaboliti. Il sistema, chiamato Ion Electrospray Ionisation (PIESI), utilizza un agente chimico in grado di legarsi ai pezzi di steroidi o anfetamine in pochi minuti e renderli più visibili al rivelatore. 
Il nuovo metodo di rilevazione cambierà radicalmente anche la finestra temporale in cui sarà possibile scoprire un atleta. La conoscenza della durata di una sostanza in circolo è stata, spesso, la via di scampo per molti atleti.

"Con questa tecnica saremo in grado di rilevare una sostanza dopante anche a distanza di anni dall’assunzione, ha detto il Daniel Armstrong ricercatore dell'Università del Texas

Buffon attento al Brazuca!

Nel 2010 il “Jabulani”, il pallone del mondiale sudafricano era diventato il “colpevole” per i controlli sbagliati e tiri improbabili. I portieri lo hanno descritto come un "oggetto soprannaturale" e dotato di traiettorie fluttuanti e imprevedibili. Ora tocca al “Brazuca”, il dodicesimo pallone creato da Adidas per il torneo mondiale non fa eccezione alla regola e sta già generando numerosi commenti.
Questa volta però anche il mondo della fisica ha deciso di approfondire questo argomento.
Hong Sungchan e Takeshi Asai, ricercatori in ingegneria presso l'Università di Tsukuba in Giappone hanno condotto vari test in galleria del vento con un robot-shooter che colpisce tra i 25 ei 125 chilometri all'ora verso una classica porta posizionata a una distanza di 25 metri.

Secondo gli scienziati giapponesi, nessuna correlazione è stata mai fatta tra i risultati raccolti in galleria del vento e la traiettoria effettiva del pallone da calcio su un campo, tenendo in considerazione la forma, il numero e l'orientamento dei pannelli che lo compongono. Il Brazuca è composto da 6 pannelli rispetto agli 8 del Jabulani, una superficie ruvida e nemmeno una cucitura.

Le prove in galleria del vento hanno rivelano che la resistenza dell'aria varia con orientamento del pannello: più bassa per la palla a sei pannelli, seguita da vicino dalla palla convenzionale a 32 pannelli. “Gli elementi che influenzano le forze aerodinamiche agenti sul pallone non sono limitati alla sua forma esterna, ma sono anche in relazione alla rugosità della superficie e al suo materiale, il montaggio e la simmetria dei pannelli”, ha spiegato Asai.
Ma come nei migliori bar nostrani, lo studio ha suscitato numerosi commenti nella comunità dei fisici.
“La galleria del vento ricrea condizioni troppo specifiche, tiri e passaggi nel mondo reale possono essere completamente diversi. Nessuno ha fatto una simulazione in galleria del vento con un giocatore che cerca di agganciare un passaggio lungo con addosso un difensore avversario” ha commentato il fisico Simon Choppin.

Non solo Cristiano Rolando c’è anche il pericolo Dengue 


Secondo uno studio, pubblicato dalla prestigiosa rivista The Lancet, le città di Natal, Fortaleza e Recife potrebbero essere a rischio di una epidemia di dengue durante il Mondiale.
La proiezione degli scienziati si basa sullo studio della temperatura, delle precipitazioni e dei casi di dengue segnalati in passato. Lo studio mostra che il rischio di contrarre la malattia è molto più elevato nelle tre città nel nord-est del Brasile, rispetto alle altre città ospitanti. Per raggiungere le loro proiezioni, i ricercatori hanno usato un modello matematico che tiene conto della previsione del tempo a disposizione, ma anche di altre variabili come il tasso di urbanizzazione.

La dengue è una malattia virale diffusa da una zanzara che ha colpito solo nel 2012 circa 2 milioni di persone. Attualmente non esiste un vaccino o un trattamento specifico contro la malattia, che risulta endemica in più di cento paesi.
 Il Brasile è il più colpito con più di 7 milioni di casi segnalati tra il 2000 e il 2013.

“La possibilità di una grande epidemia di febbre dengue durante la Coppa del Mondo non è da scartare, il virus può infettare i visitatori e così da essere veicolato nei loro paesi di origine. Ci sono però molti fattori che si devono combinare: elevato numero di zanzare, suscettibilità della popolazione e un elevato tasso di contatto umano-zanzara”, spiega Rachel Lowe, dell'Institut Catalan des Sciences du Climat di Barcellona.

Fiumi di alcool per festeggiare un gol

La Coppa del Mondo di calcio “sarà tanto un festival di calcio quanto dell’alcool”, avverte il British Medical Journal (BMJ). Secondo la rivista inglese il vero vincitore del mondiale il 13 luglio non sarà il Brasile o l’Argentina ma l'industria dell'alcol. 
L’influente industria dell’alcool nel Regno Unito ha spinto il governo ha cambiare le leggi in merito al consumo di alcool dopo un determinato orario. Mossa forse azzardata, visto che in un recente studio è emerso come nel 2010, durante le partite dell’Inghilterra, vi è stato un aumento del 37,5% di malori associati al consumo di alcol, dati comparabili a quelli relative all’edizione 2006.
Il Brasile non potrà neanche usufruire dei benefici economici legati alla vendita di birra dato che la Budweiser, sponsor ufficiale della birra del torneo, godrà di un regime fiscale molto vantaggioso. “Il prezzo di queste agevolazioni fiscali sarà pagato e ricadrà soprattutto sulle persone che vivono in povertà.
Le stesse persone più inclini a fare abuso di alcool anche dopo la conclusione del torneo”, hanno sottolineato le autorità sanitarie brasiliane.

Per chiudere, si dice sempre che il calcio non è una scienza esatta. Ma qualcuno ha voluto sfidare questa massima.
E’ Stephen Hawking, il famoso fisico inglese dopo aver svelato i misteri dell’universo ha messo a punto un modello matematico in grado di aiutare la nazionale dei Tre Leoni. Secondo Hawking, il tecnico inglese Hodgson dovrà schierare i suoi giocatori con un aggressivo 4-3-3. Lo scienziato è giunto a questa conclusione dopo aver analizzato le precedenti spedizioni inglesi e integrato questi dati con i parametri ambientali.
Hawking ha scoperto che l'aumento della temperatura di soli 5 gradi può diminuire le chance di vittoria inglese del 59%, mentre se l'Inghilterra giocherà in località a 500 metri sul livello del mare avrà il doppio delle possibilità di successo. Percentuali più contenute invece quando il calcio d'inizio è previsto alle tre di pomeriggio, di un quinto quando i sudditi di sua Maestà indossano la maglia color rossa.
Insomma non resta che aspettare per sapere se fare affidamento a modelli matematici o ai poco ortodossi cornetti rossi.