Microcosmo Parte II

Fisica 24 ore: 

Fisica 24 ore La Fisica del Microcosmo Dalla Meccanica Quantistica al Modello Standard delle Particelle Elementari

Slide3: 

Le due grandi rivoluzioni dell’inizio ‘900:

Slide4: 

L’equazione di Dirac descrive correttamente le proprietà dell’elettrone Ma fa anche altro: Prevede l’esistenza di una particella sconosciuta, identica all’elettrone, ma con carica elettrica positiva invece di negativa N.B. la MATEMATICA suggerisce la FISICA N.M.B. naturalmente, occorre controllare che sia vero!!!

Slide5: 

La scoperta sperimentale del positrone Nel 1932 Carl Anderson verifica sperimentalmente la previsione di Dirac

Slide6: 

Una miriade di nuove particelle Dopo il positrone i fisici cominciano a scoprire tantissime nuove particelle, diverse da quelle che costituiscono normalmente la materia (protone, neutrone ed elettrone): π, K, , , , , , ……….. etc etc etc Enrico Fermi: “Ragazzo, se io potessi ricordare il nome di tutte queste particelle sarei un botanico!” Ma allora: cosa significa FONDAMENTALE?? Di cosa siamo veramente “fatti”?

Slide7: 

Il problema della risoluzione: più in dettaglio guardate, più dettagli vedete Teoria: È una foto È un uomo …UHMMMMMM…. È una MIA foto …uhmmmmm…. È qualcun altro Esperimento:

Slide8: 

Ricordate  = h/p ? lunghezza d’onda costante di Planck quantità di moto Serve una grande energia per ottenere una piccola lunghezza d’onda ( = grande risoluzione) Large Hadron Collider Acceleratore protone-protone in costruzione al CERN. Pronto nel 2007 Energia ~ 2  7000 volte la massa del protone   ~ 10-18 m 27 km di circonferenza Costo ~ 2.2 miliardi di euro

Slide9: 

(

Slide10: 

LHC nella campagna franco-svizzera attorno al CERN N.B. Il tunnel è completamente sotterraneo LHC SppS - CERN

Slide11: 

Uno dei 4 apparati sperimentali di LHC…

Slide12: 

……e la sua caverna.

Slide13: 

Un ipotetico evento a LHC

Slide14: 

)

Slide15: 

1900 - 1930: poche particelle (protone, neutrone, elettrone) Elementari? 1930 - 1960: esperimenti -> tantissime particelle Grande confusione!! 1960 - 1970: inizia ad emergere un ordine (quark, leptoni, 4 forze) 1970 - ????: il Modello Standard

Slide16: 

I leptoni Tre famiglie, ognuna contenente un “elettrone” e un neutrino

Slide17: 

I quark Murray Gell-Mann Up e down costituiscono la materia ordinaria (p = uud, n = udd) Gli altri (“Ma chi li ha chiesti?”) compongono tutte le altre particelle osservate “Three quarks for Muster Mark ” J. Joyce, Finnegan’s Wake

Slide18: 

Le 4 forze (= interazioni) Ogni forza è trasportata da una specifica particella Carlo Rubbia e Simon van der Meer Premio Nobel per la Fisica 1984 per la scoperta al CERN di Ginevra dei bosoni vettori W e Z, portatori della forza debole Intensità 10-38 10-5 10-2 1

Slide19: 

Il Modello Standard “riassunto” delle attuali conoscenze circa la fisica delle interazioni fondamentali: individua le particelle fondamentali individua le forze fondamentali (e.m., debole, forte) detta le regole attraverso cui le particelle interagiscono tramite le forze (esempio: conservazione della carica elettrica) permette di effettuare previsioni teoriche confrontabili con gli esperimenti

Slide20: 

Il Modello Standard Sheldon Lee Glashow Abdus Salam Steven Weinberg Premio Nobel per la Fisica 1979 Richard P. Feynman Julian Schwinger Sin-Itiro Tomonaga Premio Nobel per la Fisica 1965 ( www.nobel.se/physics/laureates/1965/ ) ( www.nobel.se/physics/laureates/1979/ ) QED Interazioni elettrodeboli E le interazioni forti (QCD)?? Niente Nobel per ora!

Slide22: 

Dimensioni

Slide23: 

Distanze Perché la gravità e l’elettromagnetismo ci sono familiari, mentre non sapevamo nulla della forza debole e di quella forte? Perché hanno raggio d’azione INFINITO, mentre le forze debole e forte sono confinate a BREVI DISTANZE

Slide24: 

Un esempio di interazione tra particelle elementari

Slide25: 

La forza forte è speciale: CRESCE allontanando le particelle Nel campo di forze che si crea nascono nuovi quark, che si legano ad altri e formano le particelle osservate Non possiamo mai osservare i quark singolarmente.

Slide26: 

…ma allora sappiamo già tutto?

Slide27: 

Il bosone di Higgs Il Modello Standard prevede una particella tuttora sconosciuta, il bosone di Higgs L’Higgs è necessario affinché i quark, i leptoni, le particelle che trasportano le forze abbiano una MASSA O almeno…… così dice il Modello Standard È per verificarlo sperimentalmente che si costruisce l’LHC

Slide28: 

Ricordate: LHC non sarà pronto prima del 2007 ci vorranno alcuni altri anni per raccogliere dati non è detto che ci sia solo il bosone di Higgs da scoprire Se vi interessa, siete in tempo!!