Archivi categoria: Fisica delle particelle

L’Universo senza compleanno

Secondo il modello del Big Bang, la struttura su larga dell’Universo si espande continuamente, e sempre più velocemente, e lo spazio appare mediamente uguale in ogni direzione. Inoltre, il modello del Big Bang assume che la fisica convenzionale, inclusa la teoria della gravità di Einstein, sia più o meno corretta. In base a questo modello, se si riavvolge indietro di 13,8 miliardi di anni la storia cosmica si arriva ad un “inizio” in cui l’Universo si trovava in uno stato fisico incredibilmente caldo e denso: stiamo parlando della singolarità gravitazionale. Il tempo inizia quando questa singolarità esplode nel Big Bang. Stephen Hawking ha dichiarato che è possibile “eliminare” dalle nostre teorie cosmologiche alcuni eventi “prima” del Big Bang in quanto non esiste alcun modo di misurarli. Tuttavia, la domanda su ciò che ha preceduto il Big Bang rimane ancora affascinante e per qualche scienziato non si può evitare dal punto di vista teorico. Continua a leggere L’Universo senza compleanno

Il ‘cugino’ più pesante del bosone di Higgs

Nel periodo in cui Fabiola Gianotti prende il timone alla guida del CERN in qualità di nuovo Direttore Generale, in carica dal 1° Gennaio 2016, abbiamo di recente letto sul web la notizia secondo cui i fisici che lavorano al Large Hadron Collider (LHC) avrebbero scoperto una “nuova particella” che potrebbe essere considerata una sorta di “fratello maggiore e più pesante” del bosone di Higgs, quest’ultimo considerato solamente una sorta di figlio unico. Ma se si troverà davvero un’altra particella come Higgs, allora dovremo necessariamente riscrivere le nostre teorie per formulare un’idea migliore delle regole che governano il nostro Universo. Facciamo, però, notare che abbiamo detto “se si troverà”: forse è arrivato il momento di fermarci un attimo e di analizzare più da vicino ciò che hanno trovato gli scienziati e ciò che non hanno detto. Continua a leggere Il ‘cugino’ più pesante del bosone di Higgs

Spazio e tempo: discreti o continui?

Se prendiamo un chilometro e lo dividiamo in due parti uguali, avremo la metà di un chilometro. Se dividiamo in parti uguali la metà di un chilometro, avremo un quarto di chilometro e così via fino a raggiungere una lunghezza che risulta più piccola del diametro di un atomo. La domanda è: questa operazione di suddivisione può proseguire all’infinito, oppure esiste un limite? Continua a leggere Spazio e tempo: discreti o continui?

La risoluzione limite dell’Universo

Siamo in grado di definire le dimensioni del puntino che compone il punto interrogativo? Che succede se ci spostiamo di qualche metro? Il dettaglio più fine che l’occhio umano è in grado di distinguere è la dimensione di un punto alla distanza di un metro: stiamo parlando di “risoluzione angolare”. La risoluzione migliore di un sistema ottico, come l’occhio, è data approssimativamente dal rapporto tra la lunghezza d’onda della luce incidente e la dimensione dell’apertura del sistema attraverso cui passa la luce. In astronomia, il concetto di risoluzione funziona allo stesso modo. Ciò spiega come mai si costruiscono telescopi sempre più grandi: non solo i telescopi più grossi raccolgono più luce, e perciò possono osservare sempre più lontano nello spazio, ma più grande è l’apertura dello strumento e, in linea di principio, migliore risulterà l’immagine. Oggi, però, un nuovo studio pubblicato da Eric Steinbring del National Research Council Canada suggerisce che l’Universo abbia in realtà una sorta di “risoluzione limite fondamentale”: in altre parole, non saremo mai in grado di vedere le galassie più distanti, così chiaramente come vorremmo, a prescindere dalle dimensioni del telescopio. Continua a leggere La risoluzione limite dell’Universo

Idee sulla materia scura

È passato quasi un secolo da quando negli anni ‘30 un astronomo di origine svizzera, Fritz Zwicky, utilizzò per la prima volta il termine “materia scura”, quell’enigmatica componente che costituisce circa un quarto del contenuto materia-energia dell’Universo e che finora sfugge a qualsiasi spiegazione scientifica. I fisici possono misurare i suoi effetti gravitazionali sul moto delle galassie e degli altri oggetti celesti ma ciò di cui è fatta rimane ancora un mistero. Per arrivare ad una soluzione, gli scienziati hanno introdotto diverse ipotesi e un modo univoco per ognuna di esse allo scopo di rivelare le particelle che la compongono. Alcune idee sono emerse a seguito di una serie di tentativi per risolvere altri problemi di fisica fondamentale, altre stanno spingendo i limiti della nostra conoscenza verso ciò che si ritiene possa essere, o non essere, in definitiva la materia scura. Dunque, la domanda è: cosa potrebbe essere la materia scura? Vediamo qui di seguito un breve stato dell’arte sulle particelle maggiormente candidate. Continua a leggere Idee sulla materia scura

Violazione delle leggi fisiche fondamentali

Perchè l’Universo è dominato dalla materia? È una delle domande ancora aperte a cui gli scienziati stanno tentando di dare una risposta, un problema altresì noto come asimmetria barionica che è anche uno dei motivi per cui si spiega la nostra esistenza. La risposta è strettamente connessa alla violazione delle leggi di conservazione della fisica delle particelle, la cui storia, ricca di tanti episodi, risale al 1956.

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Alla ricerca di materia scura ‘leggera’

Una delle domande che può sembrare in prima battuta paradossale è se le particelle che compongono la materia scura possono essere “leggere”. Oggi, tutta una serie di rivelatori sempre più sensibili, dati sperimentali e nuove teorie che tentano di far luce su questa enigmatica componente dell’Universo stanno guidando la ricerca verso queste candidate super-leggere, che potrebbero avere una massa persino inferiore a quella del protone. Continua a leggere Alla ricerca di materia scura ‘leggera’

A caccia di onde gravitazionali: l’era di LIGO

Per migliaia di anni, l’astronomia è stata il teatro della luce visibile, quella stretta banda dello spettro elettromagnetico fatta di colori che sono visibili dall’occhio umano. Ma a partire dal 20° secolo, gli astronomi hanno iniziato ad esplorare altre forme di luce, dalle onde radio, all’infrarosso fino ai raggi gamma. Su un altro fronte, gli scienziati hanno costruito rivelatori di neutrini oppure osservatori per lo studio dei raggi cosmici, allo scopo di studiare l’Universo per mezzo delle particelle. Più di recente, è arrivata sulla scena un’altra branca dell’astronomia: stiamo parlando delle onde gravitazionali. Continua a leggere A caccia di onde gravitazionali: l’era di LIGO

L’eterna vita del protone

Tutto ciò che ci circonda è fatto di atomi, persino noi stessi, e tutti quegli atomi sono fatti di tre costituenti: protoni, neutroni ed elettroni. Protoni e neutroni sono molto simili, essendo composti dagli stessi quark, particelle ancora più piccole, e hanno quasi esattamente la stessa massa. Tuttavia, i neutroni sono in qualche modo differenti dai protoni: essi non sono stabili perché al di fuori di un nucleo atomico, dopo qualche minuto decadono in altre particelle. E’ possibile che i protoni abbiano un tempo di decadimento finito, seppur lungo? Continua a leggere L’eterna vita del protone