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Bosone di Higgs … ma che sarebbe?

25 Mar

In tanti mi avete chiesto informazioni circa la scoperta del bosone di Higgs. Come sapete bene, negli ultimi mesi, molto si e’ parlato di questa probabile scoperta, dando ampio spazio su giornali e telegiornali al CERN, all’acceleratore LHC e agli esperimenti principali, Atlas e CMS, che hanno lavorato alla ricerca di questa particella.

La scoperta, ripeto probabile come vedremo in seguito, del bosone di Higgs e’ stata fondamentale per la fisica e per la nostra conoscenza della materia e, lasciatemelo dire, mi ha riempito di gioia avendo lavorato per circa quattro anni alla costruzione proprio dell’esperimento Atlas.

Quello che pero’ molti mi chiedono e’: si parla tanto di questo bosone di Higgs, tutti ne parlano dicendo che e’ “quello che spiega la massa delle particelle”, ma, in soldoni, di cosa si tratta? Perche’ spiegherebbe la massa delle particelle?

Purtroppo le domande sono ben poste, dal momento che spesso, girando per la rete, non si trovano risposte semplicissime a questi quesiti. Cerchiamo dunque, per quanto possibile, di rispondere a queste domande, mantenendo sempre un profilo divulgativo e accessibile a tutti.

Detto nel linguaggio della fisica, la spiegazione sarebbe piu’ o meno questa:

L’universo e’ permeato da un campo a spin zero, detto campo di Higgs, doppietto in SU(2) e con ipercarica U(1), ma privo di colore. I bosoni di gauge e i fermioni interagiscono con questo campo acquisendo massa.

Chiaro? Ovviamente no.

Cerchiamo di capirci qualcosa di piu’.

In questi post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Due parole sull’antimateria

Abbiamo parlato del “Modello Standard” delle particelle. Come visto, la materia ordinaria, anche se apparentemente sembrerebbe molto variegata, e’ in realta’ composta di pochi ingredienti fondamentali: i quark, i leptoni e i bosoni messaggeri. Niente di difficile, andiamo con ordine.

Le particelle del Modello Standard

Le particelle del Modello Standard

Protoni e neutroni, ad esempio, non sono particelle fondamentali, ma sono composti da 3 quark. Tra i leptoni, sicuramente il piu’ conosciuto e’ l’elettrone, quello che orbita intorno ai nuclei per formare gli atomi. E i bosoni messaggeri? In fisica esistono delle interazioni, chiamiamole anche forze, che sono: la forza gravitazionale, la forza elettromagnetica, la forza forte e la forza debole. La forza forte, ad esempio, che viene scambiata mediante gluoni, e’ quella che tiene insieme i quark nelle particelle. Il fotone invece e’ quello che trasporta la forza elettromagnetica, responsabile, in ultima analisi, delle interazioni chimiche e delle forze meccaniche che osserviamo tutti i giorni.

Bene, fin qui sembra tutto semplice. L’insieme di queste particelle forma il Modello Standard. Ci sono gli ingredienti per formare tutte le particelle ordinarie e ci sono i bosoni messaggeri che ci permettono di capire le forze che avvengono. Dunque? Con il Modello Standard abbiamo capito tutto? Assolutamente no.

Il Modello Standard funziona molto bene, ma presenta un problema molto importante. Nella trattazione vista, non e’ possibile inserire la massa delle particelle. Se non c’e’ la massa, non c’e’ peso. Se un pezzo di ferro e’ composto di atomi di ferro e se gli atomi di ferro sono fatti di elettroni, protoni e neutroni, le particelle “devono” avere massa.

Dunque? Basta inserire la massa nel modello standard. Facile a dirsi ma non a farsi. Se aggiungiamo a mano la massa nelle equazioni del modello standard, le equazioni non funzionano piu’. I fisici amano dire che l’invarianza di Gauge non e’ rispettata, ma e’ solo un modo complicato per spiegare che le equazioni non funzionano piu’.

Se non possiamo inserire la massa, e noi sappiamo che la massa c’e’ perche’ la testiamo tutti i giorni, il modello standard non puo’ essere utilizzato.

A risolvere il problema ci ha pensato Peter Higgs negli anni ’60. Ora la spiegazione di Higgs e’ quella che ho riportato sopra, ma cerchiamo di capirla in modo semplice. Supponiamo che effettivamente le particelle non abbiano massa. Hanno carica elettrica, spin, momento angolare, ma non hanno massa intrinseca. L’universo e’ pero’ permeato da un campo, vedetelo come una sorta di gelatina, che e’ ovunque. Quando le particelle passano attraverso questa gelatina, vengono frenate, ognuna in modo diverso. Proprio questo frenamento sarebbe responsabile della massa che le particelle acquisiscono.

Tradotto in equazioni, questo ragionamento, noto come “meccanismo di Higgs”, funzionerebbe benissimo e il modello standard sarebbe salvo. Perche’ dico funzionerebbe? Come facciamo a dimostrare che esiste il campo di Higgs?

Il campo di Higgs, se esiste, deve possedere un quanto, cioe’ un nuovo bosone la cui esistenza non era predetta nel modello standard, detto appunto “bosone di Higgs”. Detto proprio in termini semplici, riprendendo l’esempio del campo di Higgs come la gelatina di frenamento, questa gelatina ogni tanto si dovrebbe aggrumare formando una nuova particella, appunto il bosone di Higgs.

Dunque, se esiste il bosone di Higgs, allora esite il campo di Higgs e dunque possiamo spiegare la massa delle particelle.

Capite dunque l’importanza della ricerca di questa particella. La sua scoperta significherebbe un notevole passo avanti nella comprensione dell’infinitamente piccolo, cioe’ dei meccanismi che regolano l’esistenza e la combinazione di quei mattoncini fondamentali che formano la materia che conosciamo.

Oltre a questi punti, il bosone di Higgs e’ stato messo in relazione anche con la materia oscura di cui abbiamo parlato in questo post:

La materia oscura

In questo caso, la scoperta e lo studio di questa particella potrebbe portare notevoli passi avanti ad esempio nello studio delle WIMP, come visto uno dei candidati della materia oscura.

Dunque? Cosa e’ successo al CERN? E’ stato trovato o no questo bosone di Higgs?

In realta’ si e no. Nella prima conferenza stampa del CERN si parlava di evidenza di una particella che poteva essere il bosone di Higgs. In questo caso, le affermazioni non sono dovute al voler essere cauti dei fisici, semplicemente, l’evidenza statistica della particella non era ancora sufficiente per parlare di scoperta.

L’ultimo annuncio, solo di pochi giorni fa, ha invece confermato che si trattava proprio di “un” bosone di Higgs. Perche’ dico “un” bosone? In realta’, potrebbero esistere diverse tipologie di bosoni di Higgs. Ad oggi, quello trovato e’ sicuramente uno di questi, ma non sappiamo ancora se e’ proprio quello di cui stiamo parlando per il modello standard.

Anche se tutte le indicazioni fanno pensare di aver fatto centro, ci vorranno ancora diversi anni di presa dati per avere tutte le conferme e magari anche per evidenziare l’esistenza di altri bosoni di Higgs. Sicuramente, la scoperta di questa particella apre nuovi orizzonti nel campo della fisica delle particelle e prepara il campo per una nuova ricchissima stagione di misure e di scoperte.

Onde evitare commenti del tipo: “serviva spendere tutti questi soldi per una particella?”, vi segnalo due post molto interessanti proprio per rispondere a queste, lasciatemi dire lecite, domande:

Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

Perche’ la ricerca: economia

In realta’, LHC ed i suoi esperimenti, oltre a portare tantissime innovazioni tecnologiche che non possiamo ancora immaginare, sono state un importante volano per l’economia dei paesi europei. Investendo nel CERN, l’Italia, e soprattutto le nostre aziende, hanno avuto un ritorno economico molto elevato e sicuramente superiore a quanto investito.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Le terribili armi scalari

31 Gen

Torniamo a parlare di catastrofismo con un argomento che da sempre viene molto discusso in rete. In diversi post, abbiamo parlato di ipotetici quanto falsi meccanismi in atto per modificare il clima, controllare le menti delle persone, provocare massicce morie di animali, causare terremoti ma anche eventi naturali di vasta portata. Le cause di questi sconvolgimenti, sempre secondo il dilangante complottismo mediatico, sarebbero da ricercarsi nelle scie chimiche, in HAARP o in altri metodi sviluppati per lo sfruttamento massimo delle risorse naturali:

Haarp e terremoti indotti?

Haarp, la causa di tutti i mali?

Alcune considerazione sulle scie chimiche

Scie Chimiche: il prelievo in quota

Scie chimiche e cloud seeding

Come difendersi dalle scie chimiche

Il Dibromoetano e le scie chimiche

A-380 modificato per spargere scie chimiche

Moria di uccelli nel mondo

Ad oggi, e come visto nei post precedenti, non vi e’ la minima prova a sostegno di queste ipotesi. In particolare, le presunte prove scientifiche, vengono sbriciolate con sempici ragionamenti o anche solo andando a cercare chi sarebbero questi scienziati che sostengono queste cause.

In questo post, vorrei tornare nuovamente su questi argomenti, per parlarvi delle cosiddette armi scalari, presunti sistemi da molti visti come l’unica causa di tutte queste problematiche.

Cosa sono le armi scalari?

Rispondere a questa domanda non e’ affatto semplice. Se provate a cercare in rete, anche solo nei siti italiani, trovate centinaia di risultati che ne parlano, ma nessuno di questi fa una descrizione semplice e corretta di questi armamenti. Con le stesse modalita’ di cui abbiamo piu’ volte parlato, tanti discutono di questi sistemi creando tantissima confusione e riempiendo pagine e pagine di termini scientifici di cui, come si evince provando a leggere, molto probabilmente si ignora anche il significato. In questo senso, trovate un enorme mescolamento di onde elettromagnetiche, campi vettoriali, monopolo magnetico, divergenze, rotazioni di operatori, termini scientifici relativi alla trattazione dell’elettromagnetismo, ma con un preciso significato molte volte stravolto su internet.

Cerchiamo di andare con ordine, mantenendo un profilo divulgativo e consentendo a tutti di potersi chiarire le idee.

Rappresentazione di un'onda elettromagnetica

Rappresentazione di un’onda elettromagnetica

Partiamo dalle basi, le onde elettromagnetiche. Senza utilizzare il formalismo scientifico, tutti sanno di cosa sto parlando, onde che si propagano nel vuoto o in un mezzo trasportando campi elettrici e magnetici. Nell’esempio classico, questi campi sono perpendicolari tra loro e alla direzione di propagazione dell’onda. Per la massima chiarezza, facciamo riferimento alla figura riportata, in cui viene mostrata una schematizzazione di onda elettromagnetica con i due campi e la direzione di propagazione, cioe’ quella verso cui si muove l’onda stessa. Cliccando sull’immagine potrete vedere l’animazione rappresentante il movimento stesso dell’onda.

Bene, questa e’ la descrizione dell’onda elettromagnetica. Come visto, i campi oscillano in direzioni ortogonali alla propagazione (fate sempre riferimento alla figura precedente) e proprio per questo motivo si parla di onda trasversale.

Rappresentazione di un'onda sonora

Rappresentazione di un’onda sonora

Diverso e’, ad esempio, il caso delle onde sonore. In questo caso, l’onda e’ costituita da una successione di compressioni e rarefazioni del mezzo, generalmente aria, che trasportano nello spazio le informazioni. Detto in termini semplici, le vibrazioni comprimono e rilasciano le molecole d’aria propagando il segnale. Immaginatelo come un serpente che si muove sul terreno e che si comprime e si allunga per spostarsi. Anche in questo caso, la figura riportata (cliccare per vedere l’animazione) puo’ aiutarci a comprendere meglio il fenomeno.

Se confrontate le figure, vi rendete conto che mentre per l’onda elettromagnetica le oscillazioni avvengono in direzione ortogonale al moto dell’onda, nel caso sonoro queste oscillazioni sono esattamente nella direzione di propagazione. In particolare, come ci dice la fisica, questo ultimo caso e’ riservato alle onde meccaniche, appunto come il suono.

Con il formalismo della scienza, ci si riferisce alle onde come quelle elettromagnetiche con il termine trasversali, mentre a quelle come il suono come onde longitudinali.

Bene, se siamo arrivati fino a questo punto senza cadere dalla sedia, siamo ormai in dirittura d’arrivo.

Cosa sono le armi scalari?

Questi sistemi sarebbero basati su onde scalari di natura elettromagnetica, cioe’ non piu’ con il comportamento visto prima, ma solo con un trasporto di energia nella direzione di propagazione, come nel caso delle onde sonore.

Se questo fosse possibile, la trattazione fatta fino a questo punto, non sarebbe completa. Come potete immaginare, la trattazione scientifica e’ completa, cioe’ che e’ sbagliato e’ il considerare onde elettromagnetiche scalari.

Stando a quanto si legge in rete, le onde scalari non solo esisterebbero, ma sarebbero gia’ impiegate per la realizzazione di armi di nuova concezione. Questi armamenti sarebbero talmente potenti da poter distruggere l’intero pianeta Terra, innescare i moti delle placche e dunque causare terremoti, modificare il clima a nostro piacimento ma anche controllare a distanza la mente delle persone. Alla luce dei post visti in precedenza, e’ inutile scomodare tante cause diverse, basta far fuoco con queste armi.

Cosa c’e’ di vero in tutto questo?

In rete ci sono persone pronte a fare di tutto per sostenere l’esistenza di queste armi. Se fate una ricerca su google, trovate anche molti filmati di esperimenti fatti in casa, o di sistemi testati in laboratori, in grado di generare o di misurare la presenza delle onde scalari. In tutti questi casi, vi vengono mostrati risultati incredibili con lampadine accese a distanza, correnti elevatissime che vengono fatte circolare nei circuiti o anche di campi elettromagnetici pazzeschi prodotti con piccole batterie.

Dunque, c’e’ la teoria delle onde scalari, ci sono gli esperimenti su internet che le dimostrano, non dovrebbe mancare niente. Quello che purtroppo manca e’ l’onesta’ di alcuni soggetti.

Il caso delle onde scalari, e in seguito delle armi basate su questa tecnologia, prende spunto, almeno da quanto si legge, da alcune ipotesi formulate da Nikola Tesla, si sempre lui. Tesla avrebbe scoperto l’esistenza delle onde scalari e avrebbe preparato degli esperimenti in grado di generare queste forme d’onda. I risultati sarebbero stati incredibili e avrebbero attirato da subito l’attenzione del governo americano. Dopo la morte di Tesla, i suoi appunti sarebbero stati sequestrati e catalogati come “top secret” dalla CIA. Il perche’ di questo e’ da ricercarsi nelle possibili applicazioni di queste nuove onde. Sempre leggendo in rete, oltre alle applicazioni belliche di cui abbiamo gia’ parlato, le onde scalari permetterebbero l’estrazione e l’utilizzo dell’energia del vuoto, praticamente gratis e illimitata, consentirebbero di viaggiare nel tempo deformando localmente l’universo grazie all’enorme energia in gioco e, non per ultimo, consentirebbero uno spostamento dalla nostra dimensione ad uno dei tanti universi a noi paralleli.

Sembra un film di fantascienza, perche’ infatti lo e’!

Di Tesla abbiamo gia’ parlato in altri post:

Il Raggio della Morte

Il Raggio del Dolore

Marconi, Tesla e l’evidenza aliena

Come detto, Tesla fu un grande scienziato, geniale e unico nella sua specie. Quello che pero’ avviene in rete e’ una mitizzazione della figura di Tesla che, in ultima analisi, piuttosto che rivalutare i suoi studi, lo rende quasi una figura pseudoscientifica.

Foto dello scienziato Nikola Tesla

Foto dello scienziato Nikola Tesla

Le applicazioni viste delle armi ad onde scalari, altro non sono che ipotesi speculative sul raggio del dolore. Gli studi di Tesla hanno dato una forte spinta in avanti alla conoscenza e alle applicazioni delle onde elettromagnetiche in diversi campi. Come visto nei post precedenti, l’utilizzo in particolare delle microonde ad alta potenza trova diversi impieghi nei settori piu’ disparati: armi ad energia diretta, ricostruzione del buco dell’ozono, trasporto di segnali a lunghissima distanza, ma anche radar, sistemi di controllo, datazione di opere artistiche, ecc. Tutte applicazioni gia’ utilizzate o futuribili in tempi brevi, ma da cui si passa facilmente alle ipotesi che abbiamo visto.

Per completezza, torniamo di nuovo alle onde. Come detto, ad oggi non vi sono assolutamente evidenze di onde elettromagnetiche scalari. Capite bene che se queste non esistono, non possono esistere armi basate su questa tecnologia. Come detto in precedenza, per arrivare a questa conclusione basterebbe che molte persone, convinte di questo complotto, prendessero in mano un qualsiasi libro di elettromagnetismo e capirebbero subito l’assurdita’ delle ipotesi.

Cosa dire allora dei tanti video che girano in rete e che utilizzano onde scalari?

Qui il discorso e’ molto semplice. I maggiori sostenitori di questa tecnologia, tra l’altro sono anche quelli che sostengono di poterla utilizzare, sono Bearden e Naudin. Questi avrebbero, in tempi diversi, realizzato apparecchiature in grado di creare onde scalari e di poterle utilizzare con gli scopi piu’ disparati.

Bene, sempre di video su internet si tratta. Mi spiego meglio. Ad oggi non esiste nessuna evidenza scientifica ne tantomeno brevetto a garanzia di quanto affermato. Questa storia e’ molto simile a quelle tanto discusse in rete sulla fusione fredda, sui fenomeni LENR o sulle invenzione di Keshe. In tutti questi casi, si parla di una teoria, si mostrano video rivoluzionari su internet, ma poi nessuno mostra nulla di concreto, propone brevetti e controprove scientifiche. Mi spiego meglio, se inventiamo qualcosa di rivoluzionario, lo rendiamo pubblico, ovviamente dopo averlo brevettato, e, consci del fatto che funzioni, chiediamo controprove a chiunque per dimostrare la correttezza dell’invenzione. Cosa avviene invece sempre piu’ spesso? La rete offre una vetrina per chiunque in cerca di un momento di gloria. Si parla di tante teorie in grado di rivoluzionare la nostra vita, generalmente in campo energetico che e’ uno dei problemi piu’ sentiti, e poi? Se ne continua a parlare e parlare e parlare. Nessuno mostra mai nulla di concreto o tangibile. Nel caso delle onde scalari avviene esattamente la stessa cosa.

Ripeto, ad oggi non vi e’ nessuna evidenza dell’esistenza di onde scalari, cosi’ come non vi e’ prova del monopolo magnetico, dell’utilizzo dell’energia del vuoto o di altri sistemi di questo tipo. Molto spesso, le ipotesi portate all’attenzione violano i principi primi della fisica stessa e sarebbero considerate assurde anche solo considerando la fisica classica. Su alcuni siti potete trovare affermazioni che sfiorano la “blasfemia scientifica” parlando di violazione del secondo principio della termodinamica, di moto perpetuo, di equazioni di Maxwell tenute nascoste o anche di propagazione di segnali nell’etere senza perdite di energia.

Solo per concludere, nelle ipotesi viste, soprattutto nelle pagine piu’ recenti, come conferma di queste teorie viene portata l’evidenza scientifica del neutrino che puo’ viaggiare piu’ velocemente della luce. Anche in questo caso, l’ignoranza dilaga. Nel 2012 si e’ molto parlato dei neutrini superluminali, cioe’ in grado di superare la velocita’ della luce, a seguito di una misura fatta presso l’esperimento OPERA ai Laboratori del Gran Sasso. Purtroppo pero’, molti dimenticano che dopo pochi mesi c’e’ stata la smentita ufficiale di questa misura il cui valore rivoluzionario era solo dovuto ad un errore sperimentale. In questo caso, oltre a riprendere i libri di fisica, si dovrebbero leggere anche i giornali.

Riassumendo, non vi sono evidenze scientifiche dell’esistenza delle onde scalari, ma l’unica trattazione fisica, e verificata in moltissimi studi, e’ quella di un’onda elettromagnetica che trasporta un campo elettrico e uno magnetico. In questa ottica, non ha dunque senso parlare di armi scalari dal momento che viene a mancare il “proiettile” da utilizzare. Come visto nei diversi post, molti dei fenomeni richiamati in questo contensto (moria di uccelli, modificazione climatica, scie chimiche, ecc) in molti casi sono falsi, mentre in altri e’ possibile trovare una spiegazione piu’ semplice e confermata da misure specifiche.

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Antimateria sulla nostra testa!

17 Gen

Proprio oggi, su diversi siti catastrofisti e pseudoscientifici, e’ apparsa la notizia che il telescopio della NASA Fermi avrebbe individuato la produzione di antimateria durante i temporali. Stando a quanto si legge in rete, durante un temporale, i forti campi elettrici che si possono creare, sono in grado di trasformare l’aria in un plasma e produrre, grazie alle alte energie in gioco, antimateria sotto forma di positroni.

Ovviamente, non mancano ipotesi catastrofiste che richiamano la pericolosita’ dell’antimateria, oltre a puntare il dito contro questa sorgente posta solo a pochi kilometri dalle nostre teste. Su alcuni siti si ipotizza anche che potrebbe trattarsi di una modifica indotta del clima attraverso l’antimateria prodotta in questo modo. Se ci pensate, il collegamento e’ sempre il solito, l’uomo modifica il clima creando tempeste di fortissima intensita’, e mediante queste tempesta innesca la produzione dell’antimateria in atmosfera che sicuramente qualche effetto potrebbe darlo anche a noi che siamo subito sotto.

Inutile dirvi che in tutto questo discorso, che ripeto potete trovare su molti siti, si fa una gran confusione su argomenti scientifici ben noti e gia’ oggetto di studi da diversi anni.

Cerchiamo di capire meglio.

Prima di tutto, mi dispiace deludere tutti i fan di “Angeli e Demoni”, ma in questo fenomeno non viene prodotta antimateria, nel senso di antiatomi, ma solo antiparticelle, ed in particolare positroni, cioe’ anti-elettroni. Molto spesso, nell’immaginario colletivo, colpa anche dei tanti film fantascientifici, l’antimateria e’ vista come un qualcosa di molto pericoloso e che potrebbe addirittura essere usata per far scomparire la Terra. Di questi concetti abbiamo gia’ parlato in questi post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

Lotteria profetica 2012

Due parole sull’antimateria

Come sappiamo, le antiparticelle vengono prodotte tutti i giorni nei nostri laboratori di fisica delle alte energie. Molti degli acceleratori presenti nel mondo lavorano facendo scontrare fasci di particelle con fasci di antiparticelle. Se prima non eravate a conoscenza di questa produzione artificiale, non penso che ora possiate credere che produrre antiparticelle possa distruggere la Terra.

Premesso questo, torniamo alla scoperta fatta dal telescopio Fermi e cerchiamo di capire di cosa si tratta.

Durante un temporale, i forti campi elettrici che si generano possono accelerare gli elettroni presenti nell’atmosfera portandoli a velocita’ prossima a quella della luce. Durante il loro percorso, gli elettroni possono interagire con gli atomi dell’aria e perdere una parte della loro energia emettendo un fotone. Fin qui e’ semplice, la causa di tutto e’ l’elettrone che viene accelerato dal campo elettrico ed emette fotoni. Bene, questi fotoni, interagendo anche loro con i nuclei presenti in atmosfera, possono scomparire producendo una coppia elettrone-antielettrone. Questi effetti sono del tutto noti in fisica e non rappresentano assolutamente una novita’.

Rivediamo tutto il processo, elettrone dell’atmosfera, accelerato dal campo elettrico dovuto al temporale, produce un fotone. Il fotone decade formando una coppia elettrone-antielettrone. Su internet trovate una confusione enorme su questi processi in cascata. Spesso si confondono le particelle o i meccanismi descritti tirando fuori ipotesi completamente impossibili dal punto di vista fisico.

Dunque, abbiamo una coppia elettrone-antielettrone, quindi particelle e antiparticelle. Quello che e’ successo in Fermi, e da cui siamo partiti con la notizia iniziale, e’ che il telescopio ha osservato questi antielettroni, anche detti positroni, prodotti attraverso il meccanismo descritto. Per essere precisi, Fermi ha osservato l’annichilamento dei positroni nel telescopio.

Questo processo e’ ben descritto in questa rappresentazione che altro non e’ che una simulazione condotta proprio dalla NASA per comprendere il fenomeno alla base:

Produzione di un TGF. Fonte: NASA

Produzione di un TGF. Fonte: NASA

Ora, quello che in realta’ molti “dimenticano” di dire e’ che questo fenomeno non e’ stato osservato oggi da Fermi con grande stupore degli scienziati, ma e’ un processo che si conosceva e che anche questo telescopio aveva osservato a partire dal 2011.

Cerchiamo di capire meglio.

Questo genere di produzione di antielettroni avviene normalmente nello spazio in prossimita’ di buchi neri o di fenomeni di altissima energia cosmica. Nel 1994, qualche anno fa dunque, questo processo venne osservato per la prima volta nell’atmosfera terrestre, ad un’altezza tra 20 e 50Km, dalla NASA utilizzando il telescopio Compton. Il processo in atmosfera viene anche detto “Terrestrial Gamma Ray Flash”, TGF o TGRF.

Compton osservo ben 78 eventi di produzione di TGF nella nostra atmosfera durante tempeste tropicali.

Fermi ha gia’ osservato diversi TGF ed in piu’ ha scoperto che questi fenomeni possono avvenire anche a quote fino a 10Km. Dal momento che queste altezze comprendono i voli di linea, gia’ dal 2010 e’ stato formato un gruppo di ricerca congiunto tra INAF, ASI e ENAC, l’ente per la sicurezza in volo, per determinare gli eventuali rischi, sempre che sussistano, per i passeggeri dei voli di linea. Al momento, non e’ emersa nessuna pericolosita’ dei TGF.

Prima di chiudere, spendiamo due parole sul protagonista di questa notizia, cioe’ il telescopio Fermi.

Il telescopio e’ stato lanciato l’11 giugno 2008 e chiamato inizialmente GLAST, Telescopio Spaziale a Grande Area per Raggi gamma, e successivamente, il 26 Agosto 2008, ribattezzato Fermi Gamma Ray Space Telescope, in onore del nostro Enrico Fermi.

Raffigurazione del telescopio Fermi-GLAST in orbita

Raffigurazione del telescopio Fermi-GLAST in orbita

Questo telescopio ha la particolarita’ di essere dedicato all’osservazione dei raggi gamma, cioe’ ai fotoni di alta energia. L’osservazione di queste particelle e’ molto importante per l’identificazione di sorgenti gamma nella nostra galassia e fuori di questa, per lo studio dei cosiddetti Nuclei Galattici Attivi, per l’individuazione di Pulsar e resti di Supernove e per lo studio dei Gamma Ray burst, cioe’ l’emissione di raggi gamma da sorgenti energetiche, come descritto in precedenza.

Inoltre, lo studio dei fotoni nello spazio, puo’ aiutare nell’identificazione della materia oscura e per cercare di capire la natura di questa importante componente del nostro universo. Anche di materia oscura abbiamo parlato nei post riportati in precedenza dal momento che molto spesso anche questa viene chiamata in causa con assurdita’ scientifiche.

L’oosservazione dei TGF in Fermi e’ avvenuta proprio mentre il telescopio era interno a studiare l’universo lontano. I raggi gamma emessi da questo meccanismo raggiungono comunque i sensibili strumenti di Fermi che dunque e’ in grado di rivelarli con estrema precisione.

Concludendo, non c’e’ assolutamente nulla di allarmante nella scoperta della produzione di antiparticelle nell’atmosfera. Come visto, si tratta di un meccanismo ben compreso e che era gia’ conosciuto nella fisica. Per essere precisi, Fermi non ha assolutamente scoperto in questi giorni il fenomeno dei TGF, ma la loro prima osservazione risale al 1994 grazie al telescopio Compton. Fermi ha il pregio di poter studiare questi eventi con una risoluzione ed una precisione mai raggiunta prima ed inoltre, grazie proprio ai suoi strumenti, e’ stato possibile individuare questi fenomeni in strati piu’ bassi della nostra atmosfera, dove non si pensava potessero avvenire.

Anche in questo caso, l’informazione sulla rete presenta molti tratti catastrofisti del tutto ingiustificati, oltre ovviamente ad una sana componente di imprecisioni scientifiche a cui ormai dovremmo essere abituati.

 

 

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Due parole sull’antimateria

24 Dic

A pochissime ore dal tanto atteso 21/12, ci siamo divertiti a passare in rassegna le ultimissime catastrofi annunciate, mostrando la completa assurdita’ dal punto di vista scientifico.

In particolare, in questo post:

Lotteria profetica 2012

abbiamo parlato del racconto del presunto Maya circa la possibilita’ che in un collisore di particelle venissero formate particelle in grado di innescare terremoti.

Questo racconto ci offre lo spunto per parlare di due aspetti della scienza molto importanti e spesso poco conosciuti dal grande pubblico: l’antimateria e gli acceleratori di particelle. In questo primo post, vorrei parlarvi appunto delle antiparticelle e dell’antimateria, argomenti che spesso offrono importanti spunti per scenari complottisti e per film di fantascienza, rimandando ad un successivo post la trattazione degli acceleratori di particelle.

Ovviamente cercheremo di dare un’infarinatura di base comprensibile a tutti, senza scendere in particolari troppo avanzati che rischierebbero di annoiarvi.

In questo post:

Piccolo approfondimento sulla materia strana

abbiamo gia’ parlato di Modello Standard, mostrando come le particelle fondamentali, che altro non sono che i costituenti di tutto quello che vediamo o anche i responsabili delle interazioni, sono in realta’ in numero molto ridotto. Abbiamo in particolare diviso queste particelle in famiglie, parlando di leptoni, quark, neutrini e bosoni messaggeri.

Ora, come entrano in questo discorso le antiparticelle?

Particelle e antiparticelle: quarks e leptoni

Particelle e antiparticelle: quarks e leptoni

Cerchiamo di prendere il discorso alla larga. Le particelle elementari, opportunamente combiate tra loro, formano la materia. Questo ci dovrebbe mettere sulla strada giusta. L’antimateria dunque sara’ ottenuta combinando in modo opportuno antiparticelle. Di nuovo, cosa sono le antiparticelle?

Nel modello standard, per ogni particella esiste una sua antiparticella. Quali sono le differenze tra una particella e la sua antiparticella?

Ciascuna particella e’ caratterizzata da quelli che vengono detti numeri quantici. Sicuramente tutti conoscono la carica elettrica. Bene, questo e’ il primo numero quantico, ma non il solo. Immaginate l’insieme dei numeri quantici come la carta d’identita’ delle particelle. Se volete descrivere una persona a qualcuno che non la conosce, cosa gli dite? E’ alto cosi’, ha i capelli di questo colore, carnagione cosi’, corporatura, ecc. Per descrivere una particella, si utilizzano i numeri quantici. Il set di numeri quantici utilizzato descrive completamente una particella.

Bene, senza scomodare tutti i numeri quantici, particella e corrispondente antiparticella hanno la stessa massa ma carica elettrica opposta. In alcuni casi, particella e antiparticella possono essere la stessa cosa, come nel caso del fotone in cui fotone e antifotone sono la stessa particella, molte volte invece si tratta di due entita’ distinte.

Se siamo giunti fino a questo punto, ormai la strada e’ in discesa.

Esistono le antiparticelle? Sono pericolose? Sono mai state osservate?

La antiparticelle sono una realta’ fisica. La prima osservazione avvenne nel 1932 quando Anderson trovo’ nei raggi cosmici gli antielettroni, anche detti positroni. Da li in avanti, molte altre particelle vennero osservate. Pensate che al giorno d’oggi le antiparticelle vengono prodotte tranquillamente nei nostri laboratori. Molti degli acceleratori nel mondo, fanno scontrare fasci di particelle con le corrispondenti antiparticelle. In questo senso, potete trovare collisori elettrone-positrone, protone-antiprotone, ecc.

Capito il discorso antiparticelle, torniamo a parlare di antimateria. Come detto sopra, se la materia e’ composta da particelle, l’antimateria sara’ composta da antiparticelle.

Facciamo un esempio molto semplice. Immaginate di voler realizzare un atomo di elio. In questo caso, basta prendere due neutroni e due protoni per fare il nucleo e due elettroni da mettere in rotazione. Se ora volessimo realizzare un atomo di antielio? Dobbiamo prendere due antiprotoni, due antineutroni e due positroni (come detto, antielettroni). In questo caso, invece di un atomo di materia ne avreste uno di antimateria.

Esiste l’antimateria?

Le antiparticelle possono essere osservate in natura come prodotti di decadimento di particelle o anche essere prodotte in laboratorio. Sempre in laboratorio, negli acceleratori, e’ stato possibile produrre antiatomi molto leggeri. La domanda dunque e’: in natura dove si trova l’antimateria?

La risposta in questo caso non e’ semplice. Secondo la teoria scientificamente piu’ probabile, nel big bang, l’antimateria e’ scomparsa lasciando il posto solo alla materia. Quest’ultima poi, secondo vari meccanismi, durante l’espansione ha poi formato le stelle, le galassie, i pianeti, ecc. Esistono teorie secondo le quali tracce di antimateria sarebbero ancora presenti da qualche parte. Nella nostra galassia non si e’ osservata antimateria.

Il perche’ di questo punto e’ facilmente comprensibile. Entrando in contatto, materia e antimateria danno luogo alla cosiddetta “annichilazione”, processo in cui particella e antiparticelle scompaiono producendo fotoni ed energia.

Ora, questo ragionamento vi fa capire varie cose. Tornando al discorso “lotteria profetica”, capite subito l’impossibilita’ di avere un pianeta di antimateria in rotta di collisione con le Terra.

Inoltre, capite bene anche un’altra cosa, cioe’ l’assurdita’ scientifica proposta dal film “Angeli e Demoni” in cui al CERN di Ginevra si producevano provette con dentro “antimateria”.

Concludendo, abbiamo finalmente capito cosa si intende parlando di antiparticelle e antimateria. Non c’e’ assolutamente nulla di sconvolgente nel parlare di questi argomenti. Capite bene come le ipotesi complottiste e catastrofiste create intorno a questi argomenti sono soltanto frutto di fantasie dettate da scenari fantascientifici o da qualcuno dotato di troppa fantasia.

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Piccolo approfondimento sulla materia strana

23 Nov

Approfitto di questo post per aprire una piccola parentesi puramente scientifica.

Dopo l’articolo:

2012, fine del mondo e LHC

ho ricevuto alcune richieste di utenti che chiedevano maggiori informazioni sui cosiddetti “strangelet”. In particolare, alcuni di voi erano interessati a capire meglio di cosa si trattasse e perche’ sarebbero ipotizzati come potenziali cause di una fine del mondo.

Ovviamente anche in questo caso cerchero’ di mantenere un taglio estremamente divulgativo, cercando di farvi capire con parole semplici di cosa si tratta.

Prendiamo il discorso molto alla larga.

Tutti sapete che la materia e’ composta di atomi. All’interno degli atomi trovate un nucleo centrale e degli elettroni che girano intorno.  Ora, all’interno del nucleo ci sono protoni e neutroni. A loro volta, i protoni ed i neutroni non sono particelle elementari, ma sono formati da quark tenuti insieme dalla forza forte.

In parole povere, abbiamo una sorta di matrioska in cui il nostro gioco termina solo quando arriviamo ai costituenti fondamentali. Con questo si intendono quelle particelle che, ad oggi, non sono formate da “pezzi” piu’ piccoli. Se volete, siamo arrivati ai mattoncini fondamentali che formano la materia.

Il numero di mattoncini fondamentali non e’ elevatissimo, ma distinguiamo tra leptoni e quark.

Cercate di non perdere il filo del discorso. L’elettrone, di cui tutti conosciamo l’esistenza, appartiene alla famiglia dei leptoni. Oltre all’elettrone ci sono il muone, il tau e 3 neutrini, detti a loro volta elettronico, muonico e del tau.

Nella famiglia dei quark, ci sono invece 6 membri che hanno nomi alquanto fantasiosi: up, down, strange, charm, bottom, top. Tradotti in italiano: su, giu’, strano, affascinante, basso e alto.

Tabella riassuntiva dei costituenti fondamentali nel modello standard

Prima di far venire il mal di testa a chi legge, i mattoncini fondamentali che conosciamo sono solo i quark ed i leptoni. Per dirla tutta, a questi si dovrebbero aggiungere anche i mediatori delle forze fondamentali che sono: il fotone, il W, lo Z ed il gluone. Ma questi ultimi non ci servono nella nostra discussione.

La figura riportata ci puo’ aiutare a fissare in mente questi concetti.

Se siete riusciti a leggere fino a questo punto, ora avrete la strada in discesa.

Come detto prima, nel nucleo troviamo neutroni e protoni. Queste particelle, che come anticipato sono a loro volta composte di quark, sono in realta’ formati solo da combinazioni di quark up e down.

Facciamo ora questo ragionamento. Tutto cio’ che ci circonda, noi compresi, e’ formato da atomi. Rileggendo quanto detto, tutto cio’ che ci circonda e’ formato da elettroni e quark up e down (nei protoni e neutroni). La differenza tra i diversi atomi sta solo nel numero di protoni, neutroni e elettroni che abbiamo.

Cosa significa questo? Tutta la materia che ci circonda, e che vediamo intorno a noi, e’ formata solo da 3 particelle fondamentali. E tutte le altre che vediamo nell’immagine dei costituenti fondamentali che fine fanno?

Le altre particelle entrano nei processi di decadimento che osserviamo in natura e che, molto spesso, siamo in grado di riprodurre nei nostri laboratori. Molti di questi, chiamiamoli in modo improprio, “composti” sono instabili, cioe’ dopo un tempo molto breve decadono in altre particelle piu’ stabili.

In condizioni normali, sappiamo che il protone, il neutrone e l’elettrone, che stiamo ora discutendo, sono stabili nell’atomo. La prova di questo ce l’avete guardandovi intorno. Se, ad esempio, il protone decadesse in altre particelle, dovreste vedere la materia scomparire e lasciare il posto ad altro.

Bene, gli strangelets, di cui abbiamo parlato nell’articolo su LHC, altro non sono che stati legati contenenti quark strange. Proprio da questo, si parla di materia “strana”.

Nella teoria degli strangelet, queste particelle potrebbero essere stabili ed interagire con la materia ordinaria, trasformandola a sua volta in materia strana. Da qui la teoria vista per cui eventuali atomi di questo tipo potrebbero trasformare l’intera Terra in un blocco di materia strana.

La confutazione di questa teoria e’ stata gia’ fatta nel precedente articolo. Spero con questo post di essere riuscito a farvi capire meglio di cosa si parla quando si citano gli strangelet e la materia strana in generale.

Solo per completezza, si ipotizza che la materia strana possa essere contenuta all’interno delle stelle di neutroni. Per questi corpi, l’alta densita’ di materia nel nucleo e l’elevata pressione a cui questa materia e’ sottoposta, potrebbero generare stati legati stabili contenenti quark strani.

Parlare di 2012 e profezie per la fine del mondo ci consente di esplorare aree e argomenti della scienza moderna, molto spesso considerati ostici e poco divulgabili al grande pubblico. Per continuare ad analizzare le profezie sul 2012, ma soprattutto a parlare di scienza vera e sempre attuale, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.