giovedì 26 novembre 2015

Dimensioni extra e materia oscura al Large Hadron Collider

Dimensioni extra? La materia oscura? Un Collider più potente caccia di indizi su questi due ghiotti argomenti.
Ha già aiutato gli scienziati a trovare quello che alcuni chiamano la "particella di Dio". Cos'altro consentirà di rivelare il Large Hadron Collider   (qui in basso)
appena si lavorerà a quasi il doppio della potenza?
Il Large Hadron Collider è una delle meraviglie del mondo moderno. Si crede di essere la più grande e complessa macchina umanità abbia mai creato. Sepolto centinaia di piedi sotto la Svizzera e la Francia, il Collider fracassa particelle subatomiche con enorme energia .Attraverso lo studio delle collisioni, gli scienziati hanno già fatto una grande scoperta: il "bosone di Higgs", che alcuni chiamano la "particella di Dio". Si spera ora di imparare molto di più, perché dopo due anni di riparazioni e di aggiornamenti, il Collider ha iniziato distruggendo le particelle a quasi il doppio della potenza utilizzata nel recente passato. Le particelle delle quali si è alla ricerca, ora suonano alla comprensione come se fossero direttamente solo fantascienza. La sicurezza è  molto stretta al Large Hadron Collider. Si ha bisogno di una scansione della retina per entrare. L'intero complesso è sepolto in profondità nel sottosuolo con grande potere di raffreddamento. E la collisione avviene quando i protoni scendono per un tubo, un grosso tubo arancione. Il fisico americano Greg Rakness riferisce di quattro rivelatori
in cui le particelle subatomiche chiamate “protoni ariete” viaggiano quasi alla velocità della luce per simulare le condizioni che si ritiene sia esistita quando l'universo ha avuto inizio. Non c'è nessun rumore, ma solo un lampo di luce e le particelle volano via, insomma si guarda fondamentalmente ad una visione microscopica del Big Bang.  All'interno del rilevatore vi sono  magneti, elettronica e sensori. La creazione di una versione in miniatura del Big Bang non è facile. Le particelle arrivare qui, prima, viaggiano attraverso un lungo tunnel  (17 miglia) che Rakness può documentare giù in profondità durante una pausa di manutenzione .In un grande anello, viene eseguito il ciclo sotto la campagna di Svizzera e Francia, non lontano da Ginevra. Il tunnel è così vasto che i lavoratori vanno in giro in bicicletta. Le particelle superveloci  viaggiano attraverso questi tubi guidati da magneti super raffreddati;
infatti quando i protoni stanno attraversando il tunnel quest’ultimo è molto freddo ,da qualche parte sull’ordine di meno 450 gradi Fahrenheit. Quando la collisione ha luogo, le temperature  raggiungono un picco e possono essere fino all'ordine di 10.000 volte più caldo del centro del sole. I dati vengono analizzati da migliaia di computer sia in loco che in tutto il mondo. E si ottiene anche ciò che assomiglia ad un'immagine delle collisioni, con particelle che volano in ogni direzione. Analizzando con attenzione i dati dalle collisioni, si è  trovato il Santo Graal della fisica moderna, una particella conosciuta come "bosone di Higgs", o semplicemente "il bosone". Il bosone dà a tutte le altre particelle la massa. Senza di essa, non esisterebbe molecole, alberi, rocce, non esisterebbe montagne. Non esisterebbe niente. Ci sono collisioni di 40 milioni di volte al secondo."Il bosone" potrebbe essere stato trovato qui, nel Collider in Svizzera, ma è stato concepito in Scozia da una persona quasi come difficile da trovare come la particella in sé. Peter Higgs non ha molto usato computer, e-mail, o cellulari e non possiede un televisore. Nel 1964, è stato professore junior presso l'Università di Edimburgo, quando elaborò con la sua teoria. Era 35enne al momento, e non venne preso sul serio. “Non molte persone hanno fatto molto caso-  ha detto  Peter Higgs
- a questo tipo di teoria in quel momento. Stavano facendo altre cose, che era il motivo per cui venne lasciato a poche persone, a pochi eccentrici,fare questo tipo di ricerca”.
Non vennero usate tutte le macchine o attrezzature speciali ma semplicemente una matita e carta cioè,tutto quanto serve per la scrittura di equazioni. L’equazione semplice ed elegante di Higgs ha acquisito 'credibilità nel corso degli anni, ma non c'era nessuna macchina abbastanza potente per mettere alla prova ,il suo assunto,- fino a quando è stato costruito il Large Hadron Collider dall'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, noto come CERN. Peter Higgs nel luglio del 2012 andò al CERN,insieme a centinaia di altri fisici tutti convenuti per sentire se il Collider poteva dimostrare la teoria di Higgs .”E 'stato come presenziare –dichiara Greg Rakness - alle Olimpiadi della fisica delle particelle. Quando hanno mostrato la trama denaro,  questo quadro d’immagini ha reso chiaro che c'era stato un urto che potrebbe essere stato quello che ha originato il bosone di Higgs, tra il pubblico ci fu un sussulto.  Ed è vero, perché era assolutamente chiaro che doveva essere qualcosa che non avevamo mai visto prima”. Mezzo secolo dopo aver proposto prima la sua teoria, Peter Higgs ha ricevuto il premio Nobel per la Fisica 2013, insieme al fisico belga Francois Englert . I numerosi scienziati che hanno lavorato sul Collider hanno reso possibile l’individuazione del bosone di Higgs. “Si lo era- ha affermato Fabiola Gianotti - ma è stato un accadimento difficile da raccontare a parole”. Il fisico italiano Fabiola Gianotti diventerà, a gennaio, la prima donna, direttore generale del CERN. Supervisionerà il Collider truccato o meglio modificato con l’investimento di 8.000.000.000 $ , sul quale lavorano 10.000 scienziati di tutto il mondo, alla ricerca di nuove scoperte che potrebbero rivoluzionare la società in modi che adesso sono difficili da immaginare.
E 'possibile ci si chiede che s’indaghi su una dimensione sulla quale non sappiamo quasi niente? “Assolutamente. Ci sono teorie della fisica – ha risposto Fabiola Gianotti -delle particelle che predicono l'esistenza di dimensioni aggiuntive. Le teorie delle stringhe, per esempio, ha bisogno di sette dimensioni aggiuntive. Quindi, come sperimentalisti dovremmo, con i nostri strumenti high-tech come il Large Hadron Collider, ascoltare la natura e di ciò che la natura vuole dirci.” Uno dei più grandi obiettivi è quello di cominciare a fare chiarezza sulla materia oscura e l'energia oscura. Sono tra i grandi misteri rimanenti della scienza e di quanto poco sappiamo sull'universo moderno.“Quando guardiamo l'universo, quello che vediamo – ha osservato la Gianotti - a occhio o con i nostri telescopi è solo il cinque per cento dell'universo. Il resto, il 95 per cento è buio. Il significato scuro, prima di tutto, è perchè non visibile al nostro strumento. In secondo luogo, scuro indica anche la nostra ignoranza. Non sappiamo qual è la composizione di questa parte di universo.  Abbiamo alcune prove sperimentali indirette, - ha aggiunto la Gianotti - sulla materia e l’energia oscura ma molto forti . Ad esempio, quando guardiamo il movimento gravitazionale delle galassie. Questi movimenti, che vengono osservati, non possono essere spiegati con la quantità di materia che vediamo. E la massa che vediamo non è in grado di spiegare il movimento delle galassie come lo osserviamo. La materia oscura è ovunque anche in questa stanza e da tutte le parti”.
Si è alla ricerca di segni di materia oscura all'interno del collisore. Ma hanno anche collocati rilevatori nei più profondi pozzi minerari e nello spazio. A pochi passi dal Collider, Sam Ting premio Nobel e un team di scienziati ricevono i dati da un rilevatore
Cacciatore di materia oscura sulla ISS
da 2.000.000.000 di $  che hanno immesso sulla Stazione Spaziale Internazionale.“Il rivelatore è stato ubicato sulla nostra stazione spaziale per vedere-dichiara  Sam Ting - se è possibile rintracciare la materia oscura . E per rilevare la traccia di collisioni di materia oscura. Gli astronauti contribuiscono a mantenere un occhio sull'esperimento in tempo reale”.
Steve Nahn, Laura Jeanty e Steve Goldfarb, sono tre fisici americani che hanno lavorato sul Collider per anni. Goldfarb si è detto stupito di come molte persone andarono online per assistere alla riunione in cui venne annunciata la scoperta.                                                      “Un miliardo di persone entro la fine di quella settimana –ha detto Steve Goldfarb - avevano visto il video da quella webcast. Così una parte significativa del nostro pianeta è stata abbastanza interessata per guardare qualcosa che è stato alla resa dei conti,un seminario molto tecnico”.                                                                                                    ”Penso che alla fine quello -ha detto Laura Jeanty -che stiamo facendo ha un sacco di motivazioni filosofiche. Siamo interessati a capire come funzionano le cose, e penso che tutto si collega a questa idea. E tutti sono interessati quando la scienza si spinge ai confini della nostra comprensione”.
Nella seconda stagione con un Collider molto più potente si cerca di rispondere a grandi domande. Ad esempio,se è possibile trovare qualcosa più piccolo del quark,  (in basso)
una delle più piccole particelle finora scoperte? Sono stati  cercati i buchi neri e non li abbiamo visti.“Cercavamo micro buchi neri -spiega Laura Jeanty - che sarebbero stati, ad esempio, la prova che ci sono dimensioni extra, ma purtroppo non sembra che abbiamo prodotto in queste energie. Ma ancora potrebbero essere qui”.Se si trova una dimensione completamente diversa, permetterà di cambiare il tempo?Domanda alla quale è difficile perché agli scienziati non piace dire che qualcosa è impossibile.                                 “Chiedendo a qualcuno nel 1900, -esemplifica Steve Nahn - pensi che potremmo prendere un dispositivo dalla nostra tasca e premere un pulsante o due e parlare con il vostro coniuge dall'altra parte del mondo?"Pazzesco solo pensarlo. Ma possiamo farlo oggi, giusto?Quindi, chi può dire, a 100 anni da ora quello che possiamo o non possiamo fare”.


Nessun commento:

Posta un commento