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L’universo e’ stabile, instabile o meta-stabile?

25 Mar

Negli ultimi articoli, complici anche i tantissimi commenti e domande fatte, siamo tornati a parlare di ricerca e delle ultime misure scientifiche che tanto hanno fatto discutere. Come fatto notare pero’, molto spesso, queste discussioni che dovrebbero essere squisitamente scientifiche lasciano adito ad articoli su giornali, anche a diffusione nazionale, che male intendono o approfittano del clamore per sparare sentenze senza senso e, lasciatemelo dire, assolutamente fuori luogo.

In particole, nell’articolo precedente, abbiamo discusso l’ultima misura della massa del quark top ottenuta mediante la collaborazione dei fisici di LHC e del Tevetron. Questo risultato e’ il piu’ preciso mai ottenuto prima e ci consente, di volta in volta, di migliorare la nostra conoscenza, come spesso ripeto, sempre troppo risicata e assolutamente lontana dalla comprensione del tutto.

Per discutere la misura della massa del top, siamo partiti da una notizia apparsa sui giornali che parlava di un universo pronto a dissolversi da un istante all’altro. Premesso che, come fatto notare, questa notizia era completamente campata in aria, su suggerimento di una nostra cara lettrice, ci e’ stato chiesto di discutere con maggior dettaglio quello che molti chiamano il destino ultimo del nostro universo. Come forse avrete sentito, su alcune fonti si parla spesso di universo stabile, instabile o meta-stabile farfugliando, nel vero senso della parola, come questa particolarita’ sia legata alla massa di qualche particella.

Cerchiamo dunque di spiegare questo importante e non banale concetto cercando sempre di mantenere un approccio quanto possibile divulgativo.

Per prima cosa, dobbiamo tornare a parlare del bosone di Higgs. Come forse ricorderete, in un articolo specifico:

Bosone di Higgs, ma che sarebbe? 

abbiamo gia’ affrontato la sua scoperta, cercando in particolare di spiegare il perche’ l’evidenza di questa particella sarebbe cosi’ importnate nell’ambito del modello standard e della fisica delle alte energie. Come fatto notare pero’, anche in questo caso, parliamo ancora di “evidenza” e non di “scoperta”. Visto che me lo avete chiesto direttamente, ci tengo a sottolineare questa importante differenza.

Come sapete, la fisica e’ detta una “scienza esatta”. Il motivo di questa definizione e’ alquanto semplice: la fisica non e’ esatta perche’ basata su informazioni infinitamente esatte, ma perche’ ogni misura e’ accompagnata sempre da un’incertezza esattamente quantificata. Questa incertezza, e’ quella che comunemente viene chiamato “errore”, cioe’ il grado di confidenza statistico che si ha su un determinato valore. Per poter parlare di evidenza, e’ necessario che la probabilita’ di essersi sbagliati sia inferiore di un certo valore, ovviamente molto basso. Per poter invece gridare alla scoperta, la probabiita’ statistica che quanto misurato sia un errore deve essere ancora piu’ bassa. Questo grado di confidenza, ripeto prettamente statistico, e’ quello che spesso sentiamo valutare riferendosi alla “sigma” o “all’incertezza”.

Bene, tornando al bosone di Higgs, perche’ si dice che ancora non c’e’ la sicurezza che quanto osservato sia proprio quell’Higgs che cerchiamo? Semplice, il grado di confidenza, non ci consente ancora di poter affermare con sicurezza statistica che la particella osservata sia proprio il bosone di Higgs che cerchiamo e non “un” bosone di Higgs o un’altra particella. Come ormai sappiamo, il bosone di Higgs tanto cercato e’ proprio quello relativo al campo di Higgs che determina la massa delle particelle. Per poter essere quel bosone, la particella deve essere, in particolare, scalare e con spin zero. Che significa? Praticamente, queste sono le caratteristiche che definiscono l’identikit dell’Higgs che cerchiamo. Se per quanto riguarda il fatto di essere scalare siamo convinti, per lo spin della particella, dal momento che decade in due fotoni, potrebbe avere spin 0 o 2. Per poter essere sicuri che lo spin sia proprio zero, sara’ necessario raccogliere ancora piu’ dati per determinare con sicurezza questa proprieta’ anche se statisticamente possiamo escludere con una certa incetezza che lo spin sia 2.

Detto questo, e supposto, con una buona confidenza statistica, che quanto trovato sia proprio il bosone di Higgs, sappiamo che la massa trovata per questa particella e’ 125.6 GeV con un un’incertezza totale di 0.4 GeV. Questo valore della massa ha pero’ aperto le porte per una discussione teorica molto accesa e di cui si inizia a parlare anche sui giornali non prettamente scientifici.

Perche’?

Come anticipato, la massa del bosone di Higgs determina la condizione di stabilita’ o instabilita’ del nostro universo. Perche’ proprio l’Higgs? Ovviamente, questo bosone e’ correlato con il campo scalare di Higgs, cioe’ quello che assegna la massa delle particelle. Ora pero’, nel modello standard, troviamo particelle che hanno masse anche molto diverse tra loro. Se osserviamo i quark, passiamo dall’up, il piu’ leggero, al top, il piu’ pesante, con una differenza di massa veramente enorme per particelle che appartengono alla stessa “famiglia”. Detto questo, per determinare la condizione di equilibrio, e tra poco spiegheremo cosa significa, del nostro universo, e’ possibile ragionare considerando proprio le masse dell’Higgs e del top.

In che modo?

Senza spendere troppe parole, vi mostro un grafico molto significativo:

 

Stabilita' dell'universo data dalla correlazione delle masse Top-Higgs

Stabilita’ dell’universo data dalla correlazione delle masse Top-Higgs

Cosa significa questo grafico? Come potete vedere, incrociando il valore della massa del top con quella dell’Higgs e’ possibile capire in quale zona ci troviamo, appunto: stabile, instabile o meta-stabile. Scientificamente, queste sono le condizioni in cui puo’ trovarsi quello che e’ definito vuoto quantomeccanico dell’universo. Se l’universo fosse instabile, allora sarebbe transitato in una successione di stati diversi senza poter formare strutture complesse dovute all’evoluzione. Come potete facilmente capire, in questo caso, noi oggi non saremo qui ad interrogarci su come e’ fatto l’universo dal momento che non avremmo avuto neanche la possibilita’ di fare la nostra comparsa. In caso di universo stabile invece, come il termine stesso suggerisce, tutto rimane in uno stato stazionario senza grosse modificazioni. Meta-stabile invece cosa significa? Questo e’ un termine ricavato direttamente dalla termodinamica. Detto molto semplicemente, un sistema meta-stabile si trova in una posizione di minimo di energia non assoluto. Cioe’? Detto in altri termini, il sistema e’ in uno stato di equilibrio, ma sotto particolari condizioni puo’ uscire da questo stato e scendere verso qualcosa di piu’ stabile ancora. Per capirlo meglio, immaginate di mettere una scodella sul pavimento con dentro una pallina. Se muovete di poco la pallina questa oscillera’ e ricadra’ sul fondo, posizione di equilibrio meta-stabile. Se date un colpo piu’ forte, la pallina uscira’ dalla scodella e andra’ sul pavimento. A questo punto pero’ il vostro sistema immaginario ha raggiunto la posizione piu’ stabile.

Ora, capite bene quanto sia importante e interessante capire che tipo di sistema e’ il nostro universo per determinare eventuali e future evoluzioni temporali che potrebbero avvenire. Come visto nel grafico precedente, per capire lo stato dell’universo possiamo valutare le masse del top e dell’Higgs.

Cosa otteniamo con i valori delle masse oggi conosciuti? Come potete vedere, come per un simpatico scherzo, la massa dell’Higgs ci posizione proprio nella strettissima zona di meta-stabilita’ del nostro universo. Come anticipato, il fatto di non essere nella zona di instabilita’ e’ assolutamente comprensibile pensando al fatto che noi oggi siamo qui. Certo, una massa superiore a 126 GeV ci avrebbe piazzato nella zona stabile dove, come si dice nelle favole, “vissero felici e contenti”. Cosa comporta il fatto di essere nella regione di meta-stabilita’? Come qualcuno, incurante della scienza, cerca di farvi credere, siamo in bilico su una corda. Il nostro universo da un momento all’altro potrebbe transitare verso uno stato piu’ stabile modificando radicalmente le proprieta’ del vuoto quantomeccanico. In questo caso, il nostro universo collasserebbe e segnebbe la nostra fine.

E’ vero questo?

Assolutamente no. Prima di tutto, cerchiamo di ragionare. Come detto, la massa attuale del bosone di Higgs e’ 125.6+/-0.4 GeV. Questo significa che entro una certa probabilita’, piu’ del 15%, la massa del bosone potrebbe essere maggiore di 126 GeV. In questo caso la misura sarebbe pienamente della regione “stabile” dell’universo. Ovviamente, per poter determinare con precisione questo valore e’ necessario ridurre l’incertezza che accompagna la misura in modo da “stringere” l’intervallo entro cui potrebbe essere compresa questa massa.

Se anche l’universo fosse in uno stato meta-stabile, non possiamo certo pensare che da un momento all’altro questo potrebbe uscire dallo stato di equilibrio e transitare verso altro se non in particolari condizioni. Vi ripeto nuovamente come in questo caso ci stiamo muovendo all’interno di ragionamenti prettamente teorici in cui gli stessi principi della fisica che oggi conosciamo potrebbero non essere validi. Secondo alcuni infatti, la stessa evoluzione dell’universo che ha portato oggi fino a noi potrebbe essere stata possibile proprio grazie alla natura meta-stabile del vuoto quantomeccanico.

Come ricorderete, in questi articoli:

Universo: foto da piccolo

Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

cosi’ come in tutti quelli richiamati a loro volta, abbiamo parlato dell’inflazione, cioe’ di quel particolare periodo nell’evoluzione dell’universo che ha portato ad una notevole espansione in tempi brevissimi. Conseguenza dell’inflazione e’ l’avere un universo omogeneo ed isotropo ed in cui le fluttuazione della radiazione di fondo sono molto ridotte. Bene, il bosone di Higgs potrebbe avere avuto un ruolo decisivo per l’innesco del periodo inflazionario. Secondo alcune teorie, infatti, le condizioni fisiche per poter accendere l’inflazione potrebbero essere state date da una particella scalare e l’Higgs potrebbe appunto essere questa particella. Se proprio devo aprire una parentesi, per poter affermare con sicurezza questa cosa, dobbiamo essere sicuri che la fisica che conosciamo oggi possa essere applicata anche in quella particolare fase dell’universo, cioe’ che i modelli attualmente conosciuti possano essere estrapolati a quella che viene comunemente definita massa di Planck dove tutte le forze fondamentali si riunificano. Ovviamente, per poter affermare con sicurezza queste teorie sono necessarie ancora molte ricerche per determinare tutti i tasselli che ancora mancano a questo puzzle.

Seguendo questa chiave di lettura, il fatto di essere in un universo meta-stabile, piu’ che un rischio potrebbe essere stata proprio la caratteristica che ha permesso l’evoluzione che poi ha portato fino ai giorni nostri, con la razza umana presente sulla Terra.

Altro aspetto curioso e importante della meta-stabilita’ dell’universo e’ la possibilita’ di includere i cosiddetti multiversi. Detto molto semplicemente, il fatto che l’universo sia meta-stabile apre gli scenari ad una serie di universi paralleli tutti uno di seguito all’altro caratterizzati da valori continui di alcuni parametri fisici. Non si tratta di racconti fantascientifici o di fantasia ma di vere e proprie teorie fisiche riguardanti il nostro universo.

Concludendo, la scoperta, o l’evidenza, del bosone di Higgs e’ stata sicuramente un ottimo risultato raggiunto dalla fisica delle alte energie, ma certamente non un punto di arrivo. La misura, ancora solo preliminare, della massa della particella apre le porte a scenari di nuova fisica o di considerazioni molto importanti circa la natura del nostro stesso universo. Come visto in questo articolo, quelli che apparentemente potrebbero sembrare campi del sapere completamente diversi e lontani, l’infinitamente piccolo e l’infinitamente grande, sono in realta’ correlati tra loro proprio da singole misure, come quella della massa dell’Higgs. A questo punto, capite bene come lo scneario si fa sempre piu’ interessante e sara’ necessario fare ancora nuove ricerche prima di arrivare a qualcosa di certo.

 

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

Cercasi disperatamente “fine del mondo”

2 Mag

Come sapete, questo blog e’ nato inizialmente per analizzare tutte le profezie fatte per il 21 Dicembre, profezie quasi sempre di natura scientifica nate da ipotesi fantasiose e poi cresciute a dismisura grazie soprattutto al tam tam mediatico. Proprio partendo da questa pesudo-scienza, lo scopo principale del blog e’ quello di divulgare la vera scienza, cioe’ avvicinare i non addetti ai lavori ad argomenti tecnici e scientifici, spesso molto innovativi, che in altri modi risulterebbero ostici o poco affascinanti. Se volete, anche io mi sono approfittato della paura della fine del mondo per raggiungere uno scopo. Personalmente, mi piace pensare che la mia sia una colpa meno grave rispetto a tutti quelli che invece hanno sfruttato le paure delle persone al solo scopo di aggiungerne altre o commercializzare prodotti, dvd, corsi di sopravvivenza o anche solo per aumentare le visite ai propri siti.

Perche’ vi parlo di questo?

In questo articolo, vorrei fare una riflessione proprio riguardo la fine del mondo e il complottismo. Molto spesso, catastrofi e complotti sono legati tra loro. Una catastrofe imminente, apportata da qualcosa di non controllabile, e’ spesso accompagnata dal complotto di qualcuno che sa e che non vuole o non puo’ dirlo a tutti. Pensate ad esempio al tanto citato Nibiru. Questo pianeta ci dovrebbe arrivare in testa da un momento all’altro, anche se questo momento viene poi rimandato di volta in volta, ma ovviamente c’e’ chi sa la verita’ e non vuole dirla. Purtroppo, molto spesso, tra coloro che sanno e che tramano contro la povera popolazione tenuta nell’ignoranza c’e’ anche la scienza. Proprio queste supposizioni, non solo legate a Nibiru, hanno contribuito a creare un velo di mistero e una forte non fiducia delle persone nella ricerca scientifica. Se prima la scienza era quella che, attraverso le sue scoperte e le sue innovazioni, poteva farci vivere meglio, oggi la ricerca e’ comandata da qualche organismo misterioso che ne influenza l’andamento e decide cosa dire o non dire.

La prima domanda che mi sono posto e’ molto semplice: perche’ tanti vogliono una fine del mondo? Nonostante la semplicita’ della domanda, la risposta non e’ affatto banale. Se ci pensate bene, diverse volte abbiamo sentito parlare di probabile fine del mondo a causa di qualcosa, ma negli ultimi anni, quasi tutti i giorni, ci dovrebbe essere una fine causata da questo o quest’altro motivo. Pensandoci e’ come se le persone desiderassero la fine del mondo. Perche’ avviene questo?

Su questo argomento, non ci sono moltissimi studi psicologici, ma tutti sono concordi con una cosa: la disperata ricerca di una fine e’ sintomatica di uno stato irrequieto e non felice. Cosa potrebbe causare questa infelicita’? Negli ultmi anni, complice anche la crisi economica mondiale, molti non si sentono tranquilli e vedono un’insicurezza e una totale incertezza riguardo al futuro. Queste ansie, offrono proprio terreno fertile al catastrofismo. Secondo molti studi, una fine del mondo sarebbe vista come una fine delle sofferenze, ma anche come un obiettivo a breve scadenza da poter raggiungere. Detto in altre parole, la fine diverrebbe proprio lo scopo dell’esistenza.

Dal punto di vista medico, esiste una patologia, i cui casi sono notevolmente aumentati negli ultimi anni, chiamata “Sindrome di Cassandra”. I pazienti affetti da questa malattia, e spesso non sanno neanche di soffrirne, tendono a formulare sistematicamente previsioni avverse circa il loro futuro e quello degli altri. Psicologicamente, chi soffre di questa sindrome presenta stati fortemente depressivi da cui poi scaturisce la continua ricerca di una fine del mondo.

Sicuramente, la frenesia della nostra societa’, unita’ all’incertezza del futuro, contribuiscono notevolmente a determinare stati depressivi. Come detto prima, questo e’ il terreno piu’ fertile in cui far attecchiere idee catastrofiste.

Molto spesso, chi e’ spaventato dalla fine del mondo, non formula ipotesi perche’ il suo stato d’animo e’ tale da creare sfiducia in se stessi. Al contrario, tende ad informarsi su diversi canali, appagando pero’ la sua curiosita’ solo con le informazioni nefaste. Mi spiego meglio, se lo stato d’animo e’ negativo e tendente al catastrofismo, si cercheranno informazioni di questo tipo, non certo voci di smentita.

Ora, chi trae vantaggio da questo stato d’animo? Ovviamente coloro che sono pronti ad approfittare di questo disagio per il proprio interesse personale. Giornali, siti internet ma anche trasmissioni televisive hanno costruito una fortuna sfruttando le paure delle persone. Come guadagnano? Semplice, quando guardate una trasmissione TV, ci sono intervalli pubblicitari. Piu’ e’ alto lo share, maggiori sono i guadagni della rete. Se visitate un sito internet, generate traffico. Piu’ traffico c’e’, maggiore sono le royalties sulle pubblicita’. Ovviamente senza parlare di chi vende proprio i suoi prodotti. Dunque, mentre voi vi informate infliggendovi nuove pene e preoccupazioni, c’e’ chi guadagna speculando sul vostro stato d’animo.

Questo semplice meccanismo e’ noto come FUD, cioe’ Fear, Uncertainty and Doubt, paura, incertezza e dubbio. Generare paura dalla paura, creando incertezze ed insinuando il dubbio. Questo e’ quello che avviene negli ultimi tempi e che purtroppo tanti volponi hanno imparato a sfruttare.

Proprio da questi dubbi nascono poi le tante teorie complottiste. Quello che puo’ sembrare scontato, diviene in realta’ qualcosa di misterioso e orchestrato da altri. Piove, c’e’ il sole, tira vento, ci sono uragani? Sono fenomeni natuali? Assolutamente no, sono fenomeni generati da qualcuno che sta organizzando un complotto contro la societa’.

Ovviamente, non faccio di tutta l’erba un fascio, i complotti esistono e sono esistiti in passato, ma da qui a credere che tutto sia un complotto ce ne passa. Spesso, su molti studi, si punta il dito contro l’ignoranza delle persone, personalmente non credo che sia soltanto questo. Oggi come oggi, il livello di scolarizzazione e’ abbastanza elevato e conosco molte persone laureate che credono a diversi complotti.

Ecco qui che dunque lo sbarco sulla Luna non e’ mai avvenuto, durante l’inverno nevica perche’ qualcuno sta modificando il clima, ecc. Come sono costruiti questi complotti? Lo schema generale e’ quasi sempre lo stesso: per creare un buon complotto basta mettere in mezzo qualche potente stato o qualche servizio segreto o ente governativo. A questo punto, c’e’ quasi sempre una gola profonda, mai rivelata, che ha parlato del complotto e, quasi sempre, e’ stata uccisa. Questo e’, piu’ o meno, l’inizio di tanti complotti. Dal mio punto di vista, ruolo fondamentale in questo modus operandi e’ stato dato anche dai film di fantascienza che spesso seguono questo schema. Storicamente, il primo grande complotto dell’epoca moderna puo’ essere individuato nell’assassinio di Kennedy a Dallas. Su questo episodio, tanto e’ stato scritto e ancora molto se ne parla. Allo stesso modo, la morte di Diana, quella di Paul Mc Cartney, il gia’ citato sbarco sulla Luna, sono tutti complotti che affascinano e attirano sempre l’attenzione.

Nel quadro investigativo dei complotti manca pero’ sempre qualcosa di importante: le prove. Prendiamo ad esempio lo sbarco sulla Luna. Di questo abbiamo parlato in questo post:

Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

Ora, nonostante le prove scientifiche a sostegno dello sbarco, c’e’ ancora chi crede che sia tutta una montatura. In questo senso, smentire il complotto, diviene a sua volta un complotto. Molto spesso, facendo io il ricercatore per professione, mi sono sentito dire che questo blog era stato creato soltanto per nascondere la verita’. Capite il controsenso? Le evidenze scientifche divengono parte di un complotto sostenuto invece senza una prova. In questo modo, ciascun complotto ne genera altri e poi altri ancora. In termini scientifici, abbiamo trovato qualcosa che si autosostiene.

Psicologicamente, e’ stato evidenziato come anche il complottismo nasconda forti insofferenze. Diversi studi evidenziano come gli accaniti sostenitori dei complotti, presentino insoddisfazioni legate al non raggiungimento degli obiettivi, sia personali che lavorativi. In tal senso, non si riesce a raggiungere quello che ci eravamo prefissati perche’ qualcuno ha tramato contro di noi, la nostra stessa vita non si e’ potuta realizzare a pieno a causa di un complotto ad opera di qualcun’altro.

Anche su questo punto, non sono perfettamente d’accordo, o meglio credo che la spiegazione non sia cosi’ semplice. Secondo me, sia il complottismo che il catastrofismo sono, soprattutto negli ultimi anni, alimentati dalla rete. Attraverso il nostro computer, possiamo aprire una finestra sul mondo che, se non usata correttamente, puo’ essere molto pericolosa. La rete e’ una fonte enorme di informazioni in cui pero’, ma e’ giusto che sia cosi’, chiunque puo’ scrivere quello che vuole. Spetta a noi saper distinguere tra notizie vere e false, ma soprattutto capire chi c’e’ dietro quello che stiamo leggendo.

Come ho scitto diverso tempo fa:

Il complotto del complottista

per tutti quelli che sono affascinati o spaventati dai complotti, vi invito a fare una riflessione: ma se il vero complotto fosse quello di chi vuole farvi credere nei complotti? Perche’ questo? Semplice, come detto prima, per lucrare sulle vostre paure e guadagnare. Prima di credere a qualcosa, ragionateci sopra, provate a leggere anche le ipotesi contrarie e solo a quel punto, decidete a cosa credere. Come e’ noto, una bugia ripetuta tante volte, finisce per diventare una verita’.

 

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