simulazione di una possibile collisione in cui c'è l'evento previsto da Higgs

Il Large Hadron Collider(LHC) al CERN, lungo la frontiera tra la Svizzera e la Francia, è forse ad oggi la cosa più avanzata tecnologicamente che l’uomo abbia mai costruito nella sua storia. Non solo, ma si tratta anche del più grande investimento in campo scientifico e tecnologico dell’Europa e tra i più grandi della storia, essendo costato svariati miliardi di dollari. Tuttavia davanti alle risposte che potrebbe dare, il suo costo è minimo. Quello che il LHC sta facendo è spingersi oltre i limiti attuali della fisica e sta letteralmente aprendo le porte ad una delle più grandi rivoluzioni scientifiche di sempre. Tra le tante domande e le tante ricerche in cui il LHC è coinvolto, si parla moltissimo di un misterioso “bosone di Higgs”. Ma cos’è in realtà ? e perché a noi dovrebbe importarci qualcosa?

L’anello lungo 27 km di magneti super raffreddati accelera particelle vicino alla velocità della luce e le fa collidere dentro al più avanzato rivelatore di particelle del pianeta. Tutto questo nello sforzo di capire perché la materia ha massa e per far chiarezza su altre ipotesi come buchi neri microscopici e la materia oscura.

Uno dei rivelatori usati al LHC è ATLAS(A Toroidal LHC ApparatuS) che,tra le altre cose, sta indagando sull’origine della massa sotto la forma della misteriosa particella conosciuta come il bosone di Higgs.
ATLAS misura le collisioni tra due protoni a velocità altissime. Quando questi protoni collidono creano delle particelle che durano soltanto alcune frazioni piccolissime di tempo, e ATLAS le riesce a rilevare e analizzare, alla ricerca del Campo di Higgs.


Il rilevatore ATLAS

Perché una particella ha una massa? Il concetto di massa è sicuramente fondamentale nella fisica,tuttavia non abbiamo ancora un modello dimostrato per spiegare cos’è che fa ottenere massa alle particelle. Le ipotesi sono tante, e tra queste nei anni è spicata quella del Meccanismo di Higgs, proposta da un simpatico fisico scozzese di nome Peter Higgs, grazie ad un idea di Philip Anderson. Questo meccanismo è quello che conferisce secondo lui la massa a tutte le particelle elementari.

Si tratta di alcuni dei concetti più difficili con cui si può avere a che fare nella fisica, quindi per farvi capire meglio di cosa si tratta, userò un illustrazione creata da David Miller, scienziato dell’Università di Londra.
Immaginate una stanza piena di politici. Miller descrive questi politici come uniformemente distribuiti nella camera. Nel momento in cui entra dalla porta il primo ministro, i politici si spostano andandogli vicino. Quando il primo ministro è vicino a loro, loro si stringono l’uno accanto all’altro vicinissimi a lei, effettivamente dandogli più massa e momento. Mentre si allontana, questi tornano nella loro posizione originale. Il primo ministro in questo esempio rappresenterebbe una particella che si muove nello spazio, ed i politici sono il campo di Higgs, che danno massa alla particella.

Visto che ci siamo, ecco una seconda famosa analogia: pensate ai giocatori schierati sul campo di calcio per una partita. Sono tutti accomunati dalla loro presenza sul campo e dal fatto di poter giocare con la palla; quindi campo e palla sono gli elementi unificanti della situazione. Inoltre, considerate che prima della partita, ogni giocatore è considerato uguale dal punto di vista delle abilità e caratteristiche, e poi la loro interazione con campo e palla che fa venir fuori le loro caratteristiche, ma prima del fischio d’inizio, si può dire che sono in completa simmetria. Ora, è come se Higgs avesse teorizzato una partita della massa che ha come protagoniste le particelle, identificando di questa partita il campo, la palla e le regole di gioco. Ovvero che ogni particella, che ne era originariamente priva, ha acquisito uno specifico valore di massa in base a come ha interagito con un nuovo e particolare tipo di bosone, venendo meno in tal modo o, come viene detto in fisica, rompendosi la simmetria iniziale. Sulla base di tale meccanismo la teoria di Higgs ci ha permesso per un tipo di particelle, i bosoni, di “vedere” la partita, dandoci la possibilità di giustificare pienamente i voti della pagella, ossia, nel nostro caso, le misure sperimentali; per l’altro tipo di particelle, i fermioni, con modalità differenti, di conoscere in modo più indiretto lo svolgimento della partita, consentendo conclusioni meno rigorose.


simulazione di un campo di Higgs che crea massa

Va aggiunto che presupposto della teoria è anche che il campo e la palla si trovino ovunque nell’universo, vuoto compreso, ciò che avrebbe reso, ed ancora renderebbe in appropriate condizioni, il giocare la partita per le particelle un evento irrinunciabile. Esistono poi delle ragioni fisico-teoriche ben precise, ma che è piuttosto difficile semplificare, per cui l’acquisizione della massa secondo le modalità ipotizzate sarebbe avvenuta in una fase precocissima della evoluzione del nostro universo.

Quello che si cerca di fare al LHC, in questo caso, è ricreare condizioni simili a quelle del Big Bang, in modo da osservare in diretta il fenomeno che da massa alle particelle, previsto dalla teoria di Higgs. In caso di successo, il bosone di Higgs sarebbe visto come quella cosa che muovendosi crea intorno a se massa.

Ed eccoci alla seconda questione. Perché dovrebbe importarci qualcosa ? Beh la mia risposta è che la ricerca del sapere, l’amore per il sapere fa profondamente parte del nostro essere umani, e siamo alla ricerca del sapere più che di un obiettivo utile. Ma questa è la mia risposta, in quanto filosofo, e non nego l’importanza ovvia delle utilità ricavabili da esperimenti come questi.
Tuttavia è impossibile dire quali sviluppi tecnologici e scientifici ci offrirà il LHC, ma quelle che tutti questi scienziati stanno studiando sono le leggi fisiche più basilari e importanti, che descrivono tra le tante cose la materia stessa, e la sua natura. Riuscire a capire meglio le regole della fisica, ci permetterà anche di usarle molto meglio.

La scienza è un po un giocare a indovinare, quando si tratta di applicazioni che possono nascere da esperimenti fisici. E’ davvero difficile immaginare l’infinità di applicazioni che potrebbero nascere dal uso di nuove scoperte fisiche. Jon Butterworth, uno dei fisici del CERN che lavora al rilevatore ATLAS, ha citato uno dei fisici più famosi del XIX°secolo, Michael Faraday,riguardo alle applicazioni pratiche che si potevano trarre dai suoi esperimenti: “non ho idea di come potrebbero essere utili in futuro, ma sono sono sicuro che i politici troveranno il modo di tassarle”.

Brian Cox, altro fisico del ATLAS, ha dichiarato in un intervista al BBC: “Il LHC è parte di un viaggio che stiamo facendo da ormai 100 anni, in cui cerchiamo di capire e scoprire i mattoni per la costruzione della materia e le forze che servono per tenerli insieme. Questo viaggio, ci ha offerto, per esempio, il transistor e i cip al silicio, due delle cose su cui tutta l’elettronica moderna si basa, e le cui implicazioni sono state enormi, inoltre ci ha dato il modo di sconfiggere persino alcuni tipi di cancro, e la lista potrebbe continuare a lungo.”

La NASA anche ha dato vita a rivoluzioni tecnologiche simili, nella sua impresa scientifica spaziale, creando la tecnologia necessaria alle telecomunicazioni, il memory foam, filtri per l’acqua, e la tecnologia senza fili. E questo è per dire alcune delle cose più banali che usiamo sempre ma che pochi sanno da dove sono originate.
E’ quindi impossibile dire quali saranno i sviluppi che verranno dalla ricerca avanzata come nel caso del LHC.

Una delle cose però che potrebbe davvero rivoluzionare la nostra esistenza, è la fusione nucleare controllata. Praticamente si tratterebbe della stessa energia del Sole, il che ci offrirebbe energia pulita e gratuita per sempre. A differenza della fissione nucleare, usata per le attuali centrali nucleari, dove un nucleo atomico viene scisso, liberando energia, nel caso della fusione, due nuclei atomici verrebbero spinti l’uno contro l’altro fino alla fusione, e questo libererebbe un enorme quantità di energia. Non ci sarebbero i pericoli e rischi della fissione, dato che non c’è alcun rischio di reazioni a catena come nel caso di Chernobyl, e non ci sarebbe alcun modo di usare questa tecnologia per armi, per non parlare del fatto che non ci sarebbero neanche le scorie di adesso.

La fusione nucleare è infinitamente difficile però da ottenere e tenere stabile. Quello che si cerca di fare è spingere due nuclei atomici l’uno conto l’altro, nonostante entrambi abbiano una carica positiva. La forza repulsiva è enorme, quindi dovresti fornire enormi quantità di energia per compensare. La carica repulsiva contro cui si lotta fa parte della forza elettromagnetica, quella che porta i fotoni insomma. Una volta che si è riusciti a far avvicinare abbastanza i due nuclei(circa il diametro di un protone di distanza) interviene la forza Forte, che attira i nuclei l’uno contro l’altro nonostante la carica repulsiva. La Forza Forte è circa 100 volte più potente di quella elettromagnetica, quindi l’energia guadagnata dall’attrazione della forza Forte è più grande dell’energia necessaria per spingere i due nuclei vicini. Ed ecco che hai un energia extra disponibile.
L’energia extra liberata deve andare da qualche parte, e quindi il nuovo nucleo deve liberare un neutrone o protone, in base al tipo di reazione avuta.



L’attuale enorme problema con questa tecnologia è appunto la quantità enorme di energia necessaria nel primo luogo, e nel secondo il fatto che crea temperature altissime.
Un gruppo di scienziati e fisici da tutto il mondo, lavora al ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) in Francia, dove stanno cercando i modi in cui risolvere i problemi relativi alla fusione.

Ed è qui che entra in gioco il LHC. Riuscire a capire meglio come questo tipo di interazioni avvengono, e conoscere la natura delle particelle quantistiche coinvolte, potrebbe offrire nuovi modi di usare la fusione. Una delle più recenti divisioni create all’interno del CERN, ha come obiettivo riuscire a raffreddare la fusione nucleare, e lavora in stretto contatto con i fisici del LHC e del ITER.


concept per il prototipo del reattore a fusione nucleare al ITER

Cosi, il sistema di raffreddamento sviluppato al CERN verrà usato al ITER, che ha come obiettivo quello di creare il primo prototipo di reattore a fusione pienamente funzionante entro il 2040.

In conclusione, quello che sta succedendo al LHC in questi tempi, sta letteralmente riscrivendo i libri di fisica e sta rivoluzionando il modo di fare esperimenti fisici. Il LHC sta producendo collisioni di diversi ordini di grandezza più potenti di quelle mai ottenute, quindi gli scienziati sono al lavoro sul cercare di tirare fuori quanti più dati possibili, e prima di pensare alle future possibili applicazioni, al CERN/LHC stanno cercando di dare le grandi risposte alle grandi domande della fisica: origine della massa, materia oscura, nascita del universo e big bang, altre dimensioni possibili, e tante altre.

http://www.phy.uct.ac.za/courses/phy400 ... higgs3.htm

http://www.exploratorium.edu/origins/ce ... higgs.html

http://www.phy.uct.ac.za/courses/phy400 ... higgs1.htm

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2010 ... -cercando/

E se il large collider non trovasse il bosone di higgs? In fondo per ora per l'unica fra le particelle del modello standard a non essere stata osservata...
Quale sarebbero le implicazioni di una "non scoperta" come questa? Significherebbe che viviamo in un universo privo di massa o che con il modello standard le cose non tornano?
MA poi perchè la fisica moderna ha così categoricamente respinto il concetto di etere per poi trovarsi a dover postulare un ipotesi ad hoc per avere un campo in cui far nuotare le particelle orfane di massa?

[}:)]

La differenza concettuale tra etere e bosone di Higgs è +/- la seguente:
L'inesistenza dell'etere è stata dimostrata a fine '800 e l'attuale fisica relativistica e quantistica non ha bisogno del concetto di etere per esistere.

Il bosone di Higgs invece è stato predetto matematicamente secondo la teoria del modello standard.

Se non si trovasse o si dimostrasse la sua inesistenza con la scoperta di nuove particelle e/o nuove interazioni tra esse allora il modello standard dovrebbe essere ancora una volta rivisto. E' un modello che assomiglia a un collage di tanti piccoli modelli con validità non generale ma particolare. Capita più spesso che sia il modello ad adattarsi ai dati sperimentali piuttosto che questi ad essere predetti dal modello.

Rmnd non è così semplice...

Il bosone di Higgs è stato non predetto matematicamente nel senso stretto de termine, ma diciamo che è stato tirato fuori dal cappello a cilindro della fisica per tenere in piedi le teorie sulla fisica standard.
Più o meno il ragionamento è stato questo: la fisica standard non prevede l'esistenza della massa delle particelle (!), ma allora da dove viene fuori la massa presente nell'universo? O la teoria standard è sbagliata, il che sarebbe una gran noia per tutti, o c'è qualcosa al di fuori delle particelle che produce la massa...un medium, una specie di etere che riempie il vuoto della fisica classica, un brodo di bosoni che rende vischioso lo spazio attraversato dalle particelle che acquistano massa attraverso lo scontro con gli elementi di questo brodo. Il che rappresenta a tutti gli effetti un ritorno al concetto di medium come poteva essere quello dell'etere, in luogo della pretesa che una particella sia perfettamente autonoma e svincolata da parametri esterni....

più o meno è come dici mik... solo che secondo la teoria di Higgs questo "qualcosa" ha anche la prerogativa di potersi raggrumare in particelle e sono proprio queste particelle che noi possiamo sperare di trovare e osservare.

L' esperimento Morley-Michelson condotto verso la fine dell' 800 serviva per
misurare il trascinamento dell' etere da parte della Terra la quale percorre la
sua orbita alla velocità di circa 30 Km/s siccome c'erano varie opinioni sul
trascinamento qualcuno diceva che non ci fosse nessun trascinamento
altri dicevano che era totale aquesto punto fu ideato questo esperimento
che avrebbe dovuto chiarire una volta per sempre cosa succedeinfatti fu
trovato che la velocità relativa tra Terra ed etere era di circa 9.8 Km/s
cioè c'è un trascinamento parziale dell'etere da parte della Terra ora questo
accese gli animi anziché chiarirli e qualcuno approfittò della situazione per
imporre la versione che l'etere non esistesse.
Leo48

Certo, anche perchè con l'avvento della relatività, il concetto di etere apparentemente diventava totalmente superfluo. Fu lo stesso Einstein successivamente a rendersi conto e a dichiarare che le sua teoria non era incompatibile con l'esistenza le teorie( ve ne erano più d'una) sull'etere. Ma il suo ripensamento, nell'ansia di affermare un universo di tipo deterministico, controllabile e definibile attraverso calcoli precisi, passò inosservato...Poi ci fu l'avvento della meccanica quantistica che ridefinì completamente l'idea di vuoto e questo punto il discorso si complica ulteriormente

Esistono 5 Diversi Bosoni Di Higgs?Dal Fermilab anche prove di una significante asimmetria materia-antimateria

Cercando di spiegare perché nell’Universo c’è più materia che antimateria, un trio di fisici teorici del Fermilab hanno dichiarato di aver ottenuto risultati che indicano una forte violazione della simmetria materia-antimateria. Tra queste nuove scoperte ci sono alcune che si potrebbero spiegare con l’esistenza di diversi tipi di bosoni di Higgs.

Relativamente a che cos’è il Bosone di Higgs, in due parole, si tratta di una particella estremamente importante che media le forze tramite le quali tutte le particelle sub-atomiche acquisiscono la massa.

Questa enigmatica particella è fondamentale per l’attuale teoria della fisica, conosciuta come il “Modello Standard” sviluppata nei anni ’70, nel tentativo di incorporare tutto quello che all’epoca si conosceva riguardo alle interazioni tra le particelle sub-atomiche.E da 5 decenni che gli scienziati cercano il bosone di Higgs ma fin’ora senza successo.

Gli esperimenti sono stati condotti usando il rilevatore DZero del acceleratore di particelle Tevatron. Quello che gli scienziati hanno fatto è far collidere protoni e anti-protoni ed è stato progettato per esaminare il motivo per cui la materia domina l’universo e non l’antimateria. Hanno scoperto che le collisioni risultavano in una coppia di muoni, 1% più volte di quanto risultavano gli anti-muoni. Anche se può sembrare piccola, la differenza era molto più grande di quanto erano mai riusciti a rilevare prima, ed è troppo grande per essere spiegata con il Modello Standard delle particelle e forze. Questo sbilancio, conosciuto come asimmetria, è importante perché spiega perché la materia e non l’antimateria(creati in equal misura dopo il big bang) domina, permettendo alle persone, pianeti,stelle e giraffe di esistere.



Ma cos’è che ha causato la grande deviazione nei risultati del rilevatore DZero, rispetto alle previsioni del Modello Standard? La risposta potrebbe ricadere nel completamento del Modello Standard, con l’ultima particella, il bosone di Higgs, o potrebbe invece indicare un nuovo modello, con una moltitudine di nuove particelle nella saga di come la materia si comporta nell’Universo.

Nella loro ricerca di una spiegazione, gli scienziati dibattono divisi tra l’idea,da una parte, che manca soltanto un capitolo per chiudere il Modello Standard, e l’idea, dall’altra parte, che serve un sequel alla storia, che vada oltre questo modello, potenzialmente includendo dimensioni extra o una teoria chiamata della supersimmetria, che doppierebbe il numero di particelle conosciute.

Per quelli che credono che il Modello Standard è quasi completo, la scoperta del Bosone di Higgs chiuderebbe il capitolo finale.

Ma per altri che pensano che esistono ancora proprietà della fisica che non abbiamo scoperto, la cosi detta, nuova fisica, un sequel del Modello Standard è necessario. Bogdan A. Dobrescu, Patrick J. Fox, e Adam Martin ricadono in questo secondo campo. I tre scienziati dicono che i dati del DZero danno dei indizi che fanno pensare che ci siano ben 5 tipi di bosoni di Higgs, e che questi interagiscono con altre particelle molto di più di quanto si pensava precedentemente.

Il fatto che il DZero ha scoperto che 1% più muoni che antimuoni vengono prodotti dalle collisioni ad alta energia tra protoni e antiprotoni, potrebbe essere attribuibile appunto all’esistenza di nuove particelle. Martin ha spiegato che, particolarmente, l’esistenza di 5 particelle di Higgs, con simili masse, tra di cui 3 particelle neutre, una positiva e una negativa. Questa configurazione viene chiamata il modello della doppietta dei Due-Higgs.

E’ troppo presto per dire in maniera definitiva se in questo centra la nuova fisica, quella insomma oltre il Modello Standard, ma le implicazioni ci sono tutte.

Fox spiega i nuovi risultati con la seguente metafora: Immaginate un uomo in una stanza buia, che trova una scatola di fiammiferi; può guardarsi intorno, ma ancora non può comunque vedere chiaro come se avesse trovato l’interruttore della luce.

Per mettere alla prova le loro teorie, i fisici hanno bisogno di predire come l’esistenza di 5 tipi di Bosoni influenzerebbe le altre particelle e poi condurre esperimenti per cercare quei effetti.

Prove indirette, come misuramenti più raffinati dei dati del DZero o ricerche al Tevatron e al Large Hadron Collider, o risultati come il decadimento di un mesone in una coppia di muoni o in un tau, potrebbe avvicinare l’uomo nella stanza buia all’interruttore, e aggiungere cosi un nuovo capitolo in questa incredibile saga della ricerca su com’è fatta la materia.

Mentre il Tevatron è in grado di portare avanti questo tipo di ricerche, è presto per sapere se i bosoni di Higgs hanno masse rilevabili dal Tevatron o se sono soltanto alla portata del LHC.

http://www.symmetrymagazine.org/breaking/2010/06/04/could-dzero-result-point-to-multiple-higgses/

http://www.fnal.gov/pub/presspass/press ... 00518.html

http://www.slac.stanford.edu/spires/fin ... ey=8660964

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2010 ... timateria/

Mi piace tantissimo questa pagina... grande 2d7

...Dedicato a Bliss



Fisici simulano i suoni del bosone di Higgs e altre particelle subatomiche

Se i fisici delle particelle mai trovassero il bosone di Higgs, potrebbero farlo sentendolo piuttosto, o oltre, a vederlo. I diversi suoni che le particelle fanno possono dare ai fisici un altro modo per analizzarli, spiegano un team di fisici che lavorano sulla sonificazione,che sarebbe il processo di convertire dati in suoni.
Parzialmente per ricerca, e parzialmente per attirare il pubblico, gli scienziati hanno simulato i suoni che il bosone di Higgs e altre particelle subatomiche potrebbero fare al LHC (Large Hadron Collider).

“Quando si ascolta la sonificazione in realtà quello che si sente sono i dati.” spiega Archer Endrich, un compositore e ingegnere software che lavora al progetto. “E’ fedele ai dati, e ti sta dicendo qualcosa riguardo ad essi che non potresti sapere in altri modi.”

Parte dei dati provengono dal Atlas, uno dei sei rilevatori del LHC. Atlas usa un calorimetro per misurare l’energia di queste particelle che collidono al suo interno. Il volume della nota, ed il suo tono dipendono dalla quantità di energia depositata in quel strato e la sua posizione nel strato, rispettivamente. Come spiega la fisica Lily Asquith, grandi quantità di energia producono suoni più forti che quantità piccole, mentre l’energia più vicina ad un osservatore avrà un tono più alto dell’energia che si trova più lontana.

Anche se questo progetto potrebbe offrire ai fisici un nuovo strumento per analizzare i loro dati, lo scopo principale è attirare l’attenzione del grande pubblico verso la bellezza ed il fascino della scienza, aiutando a promuovere la conoscenza e coscienza del pubblico riguardo ai grandi temi dell’esplorazione scientifica, cercando di farli capire l’enorme fascino ed importanza dell’epoca in cui stanno vivendo, dal punto di vista scientifico.



Il team LHCsounds, guidato da Asquith, sta anche lavorando per sviluppare suonerie telefoniche su questo tema, e hanno in mente di fare un concerto con vari musicisti della comunità scientifica. Inoltre musicisti di tutto il mondo lavorano per integrare questi suoni nelle loro composizioni.

“Si sentono strutture molto chiare nei suoni, quasi come se fossero state composte” ha spiegato Richard Dobson, un compositore che fa parte del progetto. “Sembrano raccontare una piccola storia loro stessi. Sono cosi dinamici e cambiano tutto il tempo. E’ in effetti molto simile a molta della musica di ricerca contemporanea. Ci si sente più vicini ai misteri della natura,cosa che penso facciano molti scienziati quando si entra in queste questioni. “

http://www.lhcsound.com/page_library/SoundsLibrary.html

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2010 ... batomiche/

Traccia + orecchiabile
La uso x il tel. cell.


http://www.ansa.it/web/notizie/videogal ... 99874.html

'Particella di Dio', caccia difficile
Il bosone di Higgs e' molto piu' piccolo del previsto

Il bosone di Higgs, la cosiddetta 'particella di Dio', grazie al quale esiste la massa, e' molto piu' piccolo del previsto. E' emerso a Parigi, nella Conferenza Internazionale sulla Fisica delle Alte Energie che ha riunito oltre mille fisici di 51 Paesi. 'I dati mostrano che si e' ristretta la finestra dove andare a cercare il bosone', ha commentato Umberto Dosselli, vicepresidente dell'Infn. E la gara tra Europa e Usa per scoprirlo e' piu' che mai aperta.

Fonte: http://www.ansa.it/web/notizie/rubriche ... 64870.html

http://www.corriere.it/scienze_e_tecnol ... 1a87.shtml

13 12 2011
Bosone di Higgs, c'è l'impronta
della «particella di Dio»
In pratica i nuovi dati restringono il campo per la ricerca del bosone a energie minori del previsto
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Vi siete chiesti nel caso in cui non esistesse questa ipotetica particella, cosa accadrebbe.

Ora con la scoperta di una impronta della particella di dio (quindi questa ipotesi del bosone di higgs sta sempre piu diventando una realtà) mi domando CHE COSA ACCADRA' SE LA PARTICELLA VERRA' SCOPERTA? E se questa particella, in quanto tale, ha una massa e un peso, la materia di cui è composta cosa è e da cosa deriva, da cosa proviene?