LHC, un segnale che fa ‘traballare’ il modello standard

Un segnale interessante rivelato al Large Hadron Collider (LHC) potrebbe rappresentare il crack del modello standard, l’attuale, migliore descrizione del mondo delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali. I risultati sono riportati su Physical Review Letters.

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LHC, è iniziata la nuova avventura

I protoni hanno ricominciato a circolare nel super acceleratore del CERN di Ginevra, che ora opererà a un’energia mai raggiunta prima, permettendo così ai fisici di indagare territori ancora inesplorati.

LHC, ready to go!

Risolto il problema tecnico (post), i primi fasci di protoni potrebbero iniziare a circolare nell’anello di LHC durante il periodo di Pasqua, tra sabato e lunedì prossimi. Le squadre di operatori della macchina stanno infatti ultimando gli ultimi test, dopo che lo scorso 31 marzo è stato risolto il problema alla connessione di un magnete, che aveva fatto posticipare la ripartenza del più potente acceleratore di particelle del mondo. L’inizio della nuova avventura scientifica di LHC ora si può dire davvero alle porte.

CERN: LHC, restart update

INFN: PROTONI A PASQUA PER LHC

In attesa della nuova avventura di LHC

Nella fisica delle particelle, si sa, l’obiettivo principale è quello di studiare la struttura della materia. Il Large Hadron Collider (LHC) è proprio lo strumento più adatto, e più avanzato, che ci permette di fare questo: esplorare le proprietà delle particelle elementari e le interazioni fondamentali, che rappresentano insieme lo scheletro della materia al livello più fondamentale. Al momento, LHC è in attesa di essere ripristinato per il Run 2 a partire dalla metà del prossimo mese di Marzo. Dato il successo ottenuto a seguito della scoperta del bosone di Higgs (post), i fisici si chiedono se abbiamo ancora bisogno di sapere altro. La risposta è: assolutamente sì!

LHCb, l’anomalia di un decadimento particellare

I fisici che lavorano all’esperimento LHCb hanno registrato inaspettatamente una anomalia relativa al decadimento di alcune particelle subatomiche. Oggi, un gruppo di fisici guidati da Benjamin Grinstein, un professore di fisica all’University of California, San Diego, hanno riconsiderato la matematica che descrive le previsioni del modello standard. I loro risultati sono pubblicati su Physical Review Letters.

Materia scura: WIMP o SIMP?

La nostra attuale comprensione sulla composizione dell’Universo è basata sul fatto che la maggior parte della sua massa consiste di materia scura, lo ‘scheletro cosmico’ su cui sono distribuite le galassie e gli ammassi di galassie. Tra le sue proprietà, ricordiamo che la materia scura è fredda, massiccia, non ha colore né carica elettrica e può essere rivelata solamente mediante gli effetti gravitazionali che essa esercita sulla materia ordinaria e sulla radiazione.

Ancora domande aperte sul quark-top

In un post dello scorso mese di Febbraio, ho pubblicato la notizia relativa ad un metodo trovato dai fisici che lavorano agli esperimenti CDF e DZero presso il Fermi National Accelerator Laboratory che ha permesso di produrre un quark-top attraverso l’interazione debole. Oggi, dopo quasi 20 anni dalla sua scoperta, avvenuta proprio al Fermilab nel 1995, gli scienziati sono ancora interessati alla particella più pesante del modello standard.

Plasma quark-gluoni, un nuovo metodo per lo studio del ‘jet-quenching’

Alcuni ricercatori del Berkeley Lab hanno trovato un modo per analizzare ancora più da vicino il cosiddetto plasma quark-gluoni, un tipo di materia esotica che si ritiene abbia caratterizzato lo stato fisico dell’Universo immediatamente dopo il Big Bang. Grazie ad una serie di verifiche, dopo aver combinato i dati ottenuti degli esperimenti di due acceleratori di alta energia, cioè il Relativistic Heavy-ion Collider (RHIC) del Brookhaven National Laboratory a New York e il Large Hadron Collider (LHC) del CERN in Svizzera, gli scienziati hanno potuto affinare le misure che descrivono le proprietà di questa particolare miscela di materia primordiale costituita da particelle elementari. I risultati permettono di svelare nuovi aspetti del “fluido perfetto super caldo” e forniscono preziosi indizi sullo stato fisico dello spaziotempo qualche microsecondo dopo la nascita dell’Universo.

Nuovi indizi sul processo di produzione dei fotoni nelle collisioni di alta energia

Sappiamo che il nucleo dell’atomo è composto da protoni e neutroni che, a loro volta, sono costituiti da particelle più elementari chiamate quark e gluoni. Osservare queste particelle elementari è alquanto complicato e allora i fisici utilizzano i grandi acceleratori per far scontrare gli atomi alla velocità della luce e vedere cosa accade durante le collisioni ad alta energia.

Un test per lo studio della gravità su scale quantistiche

La gravità è l’unica delle quattro forze fondamentali che non è descritta dalla teoria quantistica e perciò nessuno sa finora come essa si comporta quando si considerano distanze estremamente piccole e cioè dell’ordine della lunghezza di Planck. Finora, la più piccola dimensione raggiunta è dell’ordine di 10^-19 metri ottenuta grazie agli esperimenti di LHC.

In un recente studio, il fisico Vahagn Gharibyan del Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg, Germania, ha proposto un test di gravità quantistica in grado di raggiungere una sensibilità di 10^-31 metri fino alla scala di Planck in funzione dell’energia raggiunta dall’acceleratore di particelle. Diversi modelli che tentano di descrivere la gravità su scale quantistiche suggeriscono che lo spazio vuoto in prossimità della lunghezza di Planck può assumere le proprietà di un cristallo. In altre parole, lo spazio può essere ‘rifrattivo’, cioè la luce viene deviata a causa dei gravitoni, le particelle che ipoteticamente mediano l’interazione gravitazionale, e ‘birifrangente’, cioè il grado di distorsione della luce dipende anche dalla sua polarizzazione. Nella teoria quantistica della gravità, sia la rifrattività che la birifrangenza dipendono dall’energia: più elevata è l’energia del fotone e più intensa risulta l’interazione fotone-gravitone e perciò la distorsione dei raggi luminosi. Questa correlazione è opposta a quella che si ha nel caso in cui i fotoni interagiscono con il campo elettromagnetico o con la materia e anche a quella prevista dalla gravità newtoniana e dalla relatività generale dove l’effetto della distorsione della luce è indipendente dall’energia associata alla radiazione. Gharibyan suggerisce che per determinare la distorsione dei raggi luminosi nel regime quantistico si possono utilizzare fasci di particelle di alta energia negli acceleratori in modo da esplorare le proprietà di simmetria dello spazio vuoto su scale estremamente piccole. Insomma, l’esperimento proposto da Gharibyan potrebbe fornire le prime misure dirette non solo della struttura dello spazio quantistico ma potrebbe offrire nuovi indizi sul comportamento della gravità in prossimità della scala di Planck.

ArXiv 1: Testing Planck scale gravity with accelerators

ArXiv 2: Possible Observation of Photon Speed Energy Dependence