Allegati: 1
Universo ad infinite incognite
Universo a ∞ incognite
La descrizione dell’universo, attraverso le varie esperienze e congetture, ha avuto un grande impulso grazie alle equazioni relativistiche di Einstein e la meccanica quantistica … dall’estremamente piccolo all’infinitamente grande tante sono state le prove che hanno condotto a risultati a dir poco stupefacenti e moltissimi sono i contributi che hanno portato alla formulazione di un mondo sempre più complesso!
Purtroppo la ricerca e le nuove scoperte hanno creato nuovi punti interrogativi … ad ogni piè sospinto, ad ogni conquista … nascono nuovi interrogativi, alcuni in grado di gettare grosse ombre sulla correttezza delle congetture iniziali creando le premesse di uno stravolgimento o quantomeno di un aggiustamento delle ipotesi nonché delle equazioni previste.
Materia Oscura
Allegato 31430
Fra i moltissimi interrogativi che la natura fisica dell’universo e del microcosmo pone, fondamentale è “La materia oscura esiste?.”
Grazie ai satelliti ed ai nuovi potenti telescopi e la radioastronomia si è potuto constare come le galassie ruotino in maniera diversa da quanto ci si aspettasse dal comportamento di elementi più semplici come i satelliti del sole ... per cui seguendo le leggi già di Keplero e poi newtoniane gli astri più distanti dal sole ruotano più lentamente.
Ed invece no, le osservazioni mostrano che le spirali esterne delle galassie ruotano alla stessa velocità … come se fossero un corpo unico solidale al centro della stessa.
Questa strana giostra galattica ha creato una vera crisi cosmica dove i fisici si stanno arrabattando con mille esperimenti (alcuni dei quali molto costosi) per trovare delle particelle fantasma che non fossero rilevabili dalla luce o comunque trasparente ad ogni frequenza elettromagnetica.
Il bello (od il brutto) di questa situazione è che la materia mancante, per poter giustificare tale anomalia, dovrebbe essere il 28,6% della massa-energia dell’universo, mentre quella conosciuta è stimata al 4,9% del totale!
Gli scienziati si affannano a cercare tale materia nei super acceleratori, tipo il LAC del CERN di Ginevra, in particelle previste dalla teoria standard … ma mai rilevate , se venissero scoperte ed avessero una sufficente energia, dovrebbero permeare tutto l’universo in un condensato di Bose –Einstein ed eliminare il problema della massa mancante … ma viene cercata anche nell’antimateria generata dai raggi cosmici … e si ipotizza che anche l’energia del vuoto possa dare il suo contributo alla soluzione di questo enigma.
Questa teoria ha avuto un buon successo : i dati della radiazione cosmica di fondo e della misura delle lenti gravitazionali, per citare alcuni esempi, forniscono dati in accordo con l’ipotesi della materia oscura.
Il fatto che che diverse osservazioni convergano nel rendere plausibile l’ipotesi non vuol dire che non esistano teorie alternative.
Una della più celebri è la teoria MOND (MOdified Newtonian Dynamics), una teoria che modifica la teoria della gravità di Newton, in modo da sistemare il problema .
Purtroppo non sembra funzionare sempre ... e questo è l’incubo di ogni teoria scientifica.
La teoria della relatività generale è una teoria della gravitazione come quella di Newton e funziona sulle grosse scale in condizioni relativistiche , la teoria di Newton invece va benissimo per i sistemi locali.
Il vantaggio della teoria di Newton è quella di essere lineare , cioè non c’è spazio per discontinuità di soluzioni, la forza di gravità è la somma delle forze rispettive di ogni corpo.
Non così per la relatività di Einstein , che è una teoria non lineare … almeno una equazione Einstein non è esprimile come una combinazione lineare delle incognite presenti e di una costante.
L’aspetto potente di alcune proposte è il fatto che non dobbiamo inventarci un parametro teorico dal nulla (cioè la materia oscura) bensì con le correzioni relativistiche la piattezza della curva di rotazione emerge in modo naturale.
Gli scienziati si aspettavano che la materia ordinaria, costituita da atomi e quindi da protoni e neutroni, e che costituisce il 99% della materia conosciuta, si comportasse alla stessa maniera con cui si comporta su qualsiasi ordine di scala, ma fra le distanze interplanetarie ed intergalattiche fra gli ammassi di galassie supera l’ordine di 10^8, invece sembra che su grandi scale le leggi costruite per piccole distanze non siano più valide.
Gli scienziati si affannano con una pletora di ipotesi e di esperimenti … la descrizione delle quali richiederebbe la scrittura di decine di volumi … per mantenere valida le teoria standard delle particelle senza incrinare la legge di gravitazione universale di Einstein.
Le principali indiziate sembrano il neutrino e le particelle WIMP, acronimo di Weakly Interacting Massive Particle, queste ultime dovrebbero risentire della interazione debole e della forza gravitazionale e decadere sulle lunghe distanze per formare la materia ordinaria.
Se davvero venisse fuori che la materia oscura è solo un modo che stiamo usando per evitare le correzioni relativistiche, beh!, sarebbe molto interessante; non dimentichiamo però che la materia oscura trova evidenze anche altrove e che è inoltre un ingrediente fondamentale per la teoria della formazione delle galassie.
Contua .....
Allegati: 2
Universo a infinite incognite
UNIVERSO a infinite incognite
Allegato 31495 Lhcb ha osservato un decadimento molto raro di un mesone beauty che coinvolge un elettrone e un positrone
La fisica delle particelle elementari non si ferma e continua a stupire gli scienziati, sembra che si sia scoperto una nuovo tipo di costituente della materia: un nuovo quark.
Certamente tutti conosciamo il termine quark …. Se non altro perché una nota trasmissione di divulgazione scientifica di Piero Angela si chiama Quark.
Ma non tutti forse sanno che ogni particella esistente in natura è formata dalla combinazione di soli due quark chiamati quark Up e Quark down … per esempio il protone è composto da due quark Up ed un quark down (vedi fig.) altre particelle più leggere sono invece composti da due quark (per esempio: i mesoni).
In realtà in quark sarebbero sei: oltre ai quark Up e Down ci sono i quark Bottom, Top , Charme, Strange … ma essendo di massa maggiore decadono rapidamente nei due precedenti.
I quark in condizioni normali sono inseparabili dalle singole particelle perché legate da una forza tale che per estrarli ci vuole una forza che aumenta in rapporto quadratico rispetto alla distanza fino a diventare infinita.
Ed allora come si sono potuti conoscere i quark?
Allegato 31496 struttura a quark del protone
Negli acceleratori di particelle si sono fatti scontrare ad energie elevatissime due particelle pesanti come due neutroni con una energia tale da poter spaccare le particelle in maniera da evidenziare i singoli quark con le loro caratteristiche.
Tutte le teorie attuali delle particelle prevedono la composizione di tutta la materia esistente nonché delle loro interazioni con solo 6 di questi queste componenti (che però nel breve diventano 2) questa teoria viene chiamata Teoria Standard.
Sulla base di questa teoria è stato possibile prevedere l’esistenza di nuove particelle come la Ω⁻ (omega negativa) ed tutta una serie di particelle simili, alla scoperta delle particelle W e Z da parte del nostro Carlo Rubbia (insignito del Nobel) e della famosa particella di Higgs, il bosone H0 … la “particelle di Dio”.
Queste scoperte si basano su considerazioni di simmetria o di conservazione di determinare caratteristiche della materia : , la carica, lo spin, l’ energia …tutte queste caratteristiche devono essere conservate in ogni interazione subnucleare e ciò salvo rarissime eccezioni si è sempre verificata.
Ma cosa accadrebbe se succedesse (come sta succedendo) che ai sei tipi di quark descritti se ne aggiungesse un altro … beh! Certamente si aprirebbe la strada a tutta una nuova serie di particelle, ma quello sarebbe il meno … ciò potrebbe portare a dover rivedere tutta la Teora Standard sulle particelle … aprendo scenari imprevedibili.
Tutto ciò …. Mi fa pensare a DIO … Signore! Creatore di tutto questo gran casino! … vuoLe Lei mostrare, mio Signore, tutta la sua Trascendenza agli uomini con una complessità del mondo senza fine?
Oppure la trascendenza del creato è frutto dell’incommensurabile complessità della natura in rapporto alla nostra capacità (od incapacità) intellettuale di comprenderla.
Abbiamo costruito dei templi enormi per svelare la natura dell’essere (DIO?), migliaia di menti mettono mattone su mattone per comporre un puzzle senza fine!
Citazione:
E quello che ancora non comprendiamo è se tutti questi sforzi ci avvicinano a Lui o ci allontanano!
L'esperimento Large Hadron Collider beauty (Lhcb) ha appena scoperto delle particelle che non seguirebbero il modello standard, la teoria fisica che descrive le interazioni e le particelle elementari. Il risultato è promettente ma ancora è presto per parlare di una svolta nella fisica.
Lhcb ha osservato un decadimento molto raro di un mesone beauty che coinvolge un elettrone e un positrone
Ancora non ne siamo certi, ma forse la fisica è alle porte di una svolta. Così affermano i ricercatori del Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra, protagonista sempre di nuove scoperte di fisica delle particelle.
Oggi, infatti, gli scienziati di Lhcb (Large Hadron Collider beauty) – uno degli esperimenti di Lhc – hanno identificato alcune particelle che non si comportano come dovrebbero, o meglio come prevede il modello standard, un pilastro della fisica che descrive la materia per come la conosciamo, con le forze fisiche che la regolano e le particelle elementari associate, che la sostengono. Il condizionale e l’uso di formule dubitative (come il forse all’inizio) è d’obbligo dato che gli scienziati stessi indicano che è ancora presto per dire che si tratti di una reale deviazione dal Modello Standard, che vada oltre questa centrale teoria. La ricerca, cui ha preso parte il grandissimo gruppo della Lhcb Collaboration, non è ancora ufficialmente pubblicata anche se disponibile in preprint su arXiv. I risultati sono appena stati annunciati alla conferenza di fisici Moriond (le Rencontres de Moriond) in Francia.
Lhc e le particelle beauty
Il nome Lhcb (Large Hadron Collider beauty) viene da quark beauty, un tipo di particella elementare – di quark – studiata dall’esperimento. Secondo il modello standard della fisica i quark beauty decadono in muoni oppure in elettroni con la stessa probabilità, ovvero in uguale misura. I muoni sono particelle elementari simili agli elettroni ma con massa circa 200 volte superiore. I risultati riportati oggi dai fisici di Lhc e in particolare di Lhcb stravolgerebbero questa regola del Modello Standard, dato che sembrano indicare che in un evento osservato dall’esperimento il tasso (la percentuale) di decadimento del quark beauty non è uguale fra muoni e elettroni.
A quanti sigma siamo?
Ma i fisici stessi richiamano alla cautela e rimarcano che ancora non c’è la conferma di questa anomalia e non c’è la certezza che possa aprirsi un’altra porta della fisica, oltre al Modello Standard, ancora non varcata. La significatività statistica (una forma di misura della precisione) di questo risultato è ad oggi pari a 3,1 sigma – chi ha seguito la vicenda del bosone di Higgs ricorderà la questione dei 5 sigma, una soglia statistica molto elevata. Ancora, dunque, non siamo a quel livello di accuratezza, anche se parlare di 3,1 sigma equivale a dire che la probabilità che i dati siano ancora compatibili e rientrino nel Modello Standard è dello 0,1%, piuttosto bassa (con 5 sigma si arriva allo 0,000028%).
Se quest’anomalia, chiamata violazione dell’universalità del sapore dei leptoni sarà confermata, “questo risultato richiederà la presenza di un nuovo processo fisico”, spiega Chris Parkes, docente all’università di Manchester e ricercatore al Cern, che è spokesperson dell’esperimento Lhcb, “come l’esistenza di nuove particelle o interazioni fondamentali“.
“In attesa della conferma di questi risultati”, commenta Michael McCann dell’Imperial College London, che ha preso parte alla scoperta, “spero che potremo un giorno guardare indietro a questo momento come a un punto di svolta, in cui abbiamo iniziato a poter rispondere ad alcune questioni fondamentali”. Insomma, si rimane prudenti ma con la speranza che sia davvero l’inizio di una nuova pagina della fisica.
Il modello standard, il pilastro della fisica
Il modello standard è la teoria fisica che racchiude le conoscenze che abbiamo sulla materia, dalle interazioni alle particelle che sono alla base. In particolare, il modello standard descrive tre delle quattro interazioni fondamentali note (l’interazione elettromagnetica, quella debole e quella forte, ma non la gravitazionale) e tutte le particelle elementari collegate.
È un modello che semplifica la descrizione della realtà, dato che classifica e inquadra la materia attraverso un certo numero di particelle e forze, ma allo stesso tempo è molto complesso per rappresentare fisicamente i fenomeni che conosciamo. Il modello standard non è una teoria del tutto e non riesce a spiegare tutto quello che osserviamo, ad esempio non include la materia oscura o la spiegazione dell’asimmetria fra materia e antimateria.
Libero adattamento da
https://www.wired.it/scienza/lab/202...ello-standard/