DI CHE COSA SIAMO FATTI ?

06 settembre 2011 ore 10:12 segnala
DI CHE COSA SIAMO FATTI ?
L'esplorazione dell'Universo subatomico,rivoluzionerà la nostra concezione della natuta ? Di che cosa siamo fatti,noi e tutto ciò che ci circonda? E' questa una domanda che ci facciamo da migliaia di anni,nell'antichità la risposta era semplice,in natura tutto è costituito da uno o più dei 4 elementi: Terra,Aria,Fuoco e Acqua. All'inizio del secolo si diceva che tutto è formato da ATOMI,ma poi gli scienziati hanno incominciato a guardare dentro l'atomo e da allora tutto si è complicato. Nonostante tutte le nostre conoscenze ancora non comprendiamo la natura della materia. I fisici per indagare sulla materia,oggi,distruggono le cose e poi indagano sulle macerie con microscopi potentissimi. Il microscopio più avanzato è attualmente lungo quasi 1 Km.,e contiene 33 stazioni dove possono svolgersi 33 diversi esperimenti contemporaneamente per misurare le strutture microscopiche di qualunque cosa si voglia misurare. E' stato compiuto un importantissimo esperimento sulla struttura dell'atomo ,sono stati usati dei fogli d'oro fatti attraversare da milioni di particelle. Immaginiamo che le particelle siano come proiettili e i fogli d'oro come un covone di paglia.Se il covone di paglia è vuoto,i proiettili lo attraverseranno,se il covone è pieno di palle di cannone,tutti i proiettili rimbalzeranno,ma se le palle di cannone sono poche,allora solo alcuni proiettili rimbalzeranno,ed è esattamente ciò che accadde nell'esperimento. La maggior parte delle particelle attraversarono il foglio d'oro,ma alcune rimbalzarono dal centro del bersaglio mettendo in discussione il sapere scientifico del tempo. C'era qualcosa di piccolo e duro nascosto all'interno dell'atomo,era il NUCLEO. Successivamente dopo l'esperimento di RUTHERFORD altri fisici hanno studiato l'atomo scoprendo i PROTONI e i NEUTRONI che formano il NUCLEO e gli ELETTRONI che formano la parte seterna. A loro volta gli atomi si uniscono a formare le MOLECOLE che sono strutture sempre più complesse. Per un po' di tempo la TEORIA ATOMICA dell'Universo sembrò spiegare tutto,ma poi gli scienziati cominciarono a scomporre l'atomo e scoprirono una notevole quantità di particelle misteriose che mandarono gambe all'aria le loro teorie. La più spaventosa fu chiamata ANTIMATERIA,la gemella cattiva della materia. Ne basta una minima quantità a contatto con la materia ordinaria per annientare una città. E allora perchè gli scienziati vogliono crearla? Perchè forse racchiude in sè il mistero della materia. Se materia e antimateria vengono a contatto si cancellano violentemente,i fisici dicono che si ANNICHILISCONO a vicenda,causando una enorme esplosione,meno di mezzo grammo di antimateria produrrebbe un'esplosione da 13 chilotoni come la bomba sganciata su Nagasaki. Se io fossi fatto di antimateria avrei lo stesso aspetto che ho ora,se guardassimo gli atomi della antimateria non vedremmo alcuna variazione,ma solo guardando all'interno dell'atomo si vede la differenza. Gli atomi della materia ordinaria hanno un nucleo positivo con elettroni negativi che ruotano intorno. L'Antimateria è ovunque ,per esempio una banana contiene Potassio 40,un isotopo del potassio che emette POSITRONI,che come altre forme di antimateria sono difficili da studiare. Gli Acceleratori di particelle sono come dei microscopi giganti che ci permettono di scrutare all'inerno del mondo subatomico scomponendo la materia nelle sue parti più piccole.Per scavare abbastanza a fondo da trovare l'Antimateria bisogna prendere i PROTONI dal nucleo di un atomo,intrappolarli nel vuoto e poi spararli in un anello munito di elettromagneti giganti. L'acceleratore di particelle inizia a far ruotare i PROTONI in un anello e vengono accelerati ad ogni giro sempre più velocemente,fino a raggiungere quasi la velocità della luce. I Protoni che vanno in un senso interagiscono con quelli che vanno in senso opposto e ad un certo punto si scontrano frontalmente come due macchine e come loro producono pezzi che volano ovunque,quindi nel punto in cui i protoni si scontrano,posizioniamo dei rivelatori. Gli scontri avvengono milioni di volte al secondo. Scomponendo i Protoni si produce una quantità di energia incredibile e strani oggetti emergono dall'esplosione fra cui minuscole particelle che brillano per 1 miliardesimo di secondo e poi scompaiono nel nulla,particelle come l'ANTINEUTRONE che è la versione dell'antimateria del Protone. I fisici teorici ne avevano intuito l'esistenza già negli anni 20. All'improvviso il mondo che pensavamo di conoscere diventa molto più complicato!I Positroni formano cose come il decadimento radioattivo e i Raggi Cosmici e costituiscono metà dell'Universo di antimateria. Gli ANTIPROTONI creati dagli acceleratori,dai Raggi Cosmici e da altre fonti naturali formano l'altra metà dell'Universo di antimateria,se li metti insieme ottieni un vero e proprio universo di antimateria apparentemente identico al nostro se non per il fatto che tutto va al contrario,in modo speculare al nostro universo,questo è sorprendente se si tiene conto che gli universi di materia ed antimateria non sono compatibili fra loro. Quando li metti a contato,o annichiliscono o esplodono. In un acceleratore non potremo mai ottenere una quantità di antimateria tale da distruggere la Terra,per produrre anche solo 2 grammi di antimateria dovremo tenere l'Acceleratore di particelle in funzione per migliaia di anni. Per studiare la struttura dell'atomo vennero usati acceleratori sempre più potenti,ma le cose si complicavano sempre di più. Gli acceleratori rivelarono una quantità di particelle misteriose,tutte diverse fra loro,alcune pesantissime,altre totalmente prive di peso. Il mondo subatomico si guadagnò il nomignolo di ZOO DELLE PARTICELLE. La fisica è la ricerca dell'ordine,ma ora regnava il caos! Un po' alla volta un numero sempre maggiore di particelle venne analizzato negli anni 50-60-70,all'inizio degli anni 80 fu fatta una classificazione delle particelle detta MODELLO STANDARD. Dpo aver studiato migliaia di particelle i fisici cominciarono a capire qualcosa. Fu scattata una foto all'interno dell'acceleratore dove si vedeva lo scontro fra un PROTONE e un ANTIPROTONE. Se guardiamo più all'interno dei PROTONI e NEUTRONI vediamo che essi sono costituiti da minuscoli oggetti chiamati QUARK (particella) e si dividono in 2 tipi: QUARK UP e QUARK DOWN, questi quark uniti in diverse combinazioni formano il NUCLEO DELL'ATOMO. Aggiungiamo un NEUTRINO generato nei processi radioattivi e abbiamo le particelle fondamentali che costituiscono tutto ciò che conosciamo. Esistono anche i FOTONI che sono particelle di luce attraverso i quali vediamo le cose. E i QUARK DI CHE COSA SONO FATTI ?
Sono 50 anni che vengono studiati per cercare di capire che cosa ci sia al loro interno e otteniamo gli stessi risultati che ottenevamo con gli elettroni e cioè NON C'E' NIENTE ! NON HANNO VOLUME,E IL RAGGIO DI UN QUARK E' UGUALE A ZERO. E' un po' come in Alice nel paese delle meraviglie quando la bambina vede un gatto con un grande sorriso accovacciato su un ramo,e poi pian piano il gatto comincia scomparire davanti ai suoi occhi finchè non rimane niente eccetto una componente, il suo sorriso. Quel sorriso è come un QUARK,un minuscolo contenitore di ENERGIA. Tutta la MATERIA non è altro che ENERGIA solidificata sotto forma di PARTICELLE. Ma questa consapevolezza apre le porte di un mistero ancora più grande: perchè la materia che ci costituisce si comporta in questo modo ? Gli studi sulla materia ci hanno rivelato che tutto è praticamente VUOTO,le persone,le cosee l'intero universo.Tutto è costituito da spazio vuoto con alcuni frammenti di materia che fluttuano come rocce alla deriva nello spazio infinito. Come fanno questi frammenti di materia a combinarsi in forme e strutture,deve esserci qualcosa che li tiene uniti,una specie di colla in questo oceano vuoto,ma che cos'è? Ma c'è un altro mistero,perchè le cose sono vuote? Perchè hanno una massa? La materia è perlopiù spazio vuoto,ogni tanto c'è un atomo qua e là ,ma per lo più non c'è niente,allora cosa tiene unito un atomo con un altro? Cosa ci rende un corpo compatto? Certamente non è colla,ma deve trattarsi dello scambio di qualche proprietà fondamentale e anche se non riusciamo a vederlo,questo scambio deve avvenire a livello globale,ovunque. Lo spazio vuoto non è affatto vuoto ma è riempito di forze invisibili che comunicano fra loro. Esistono 4 forze fondamentali : la GRAVITA',la forza ELETTROMAGNETICA ,
L'INTERAZIONE DEBOLE e l'INTERZIONE FORTE. L'Interazione debole è ciò che causa il decadimento radioattivo,per esempio l'Uranio che decade in qualcosaltro. Le Interazioni forti tengono insieme i PROTONI cioè i 3 Quark che formano un protone. Ciò che non comprendiamo è la Forza di Gravità,mentre comprendiamo la Forza Elettromagnetica. Proprio come non vediamo ciò di cui siamo fatti,non vediamo neanche le forze fondamentali che ci circondano,ma sappiamo che esistono. Scoprire come funzionano queste forze e da cosa sono state generate è il grande quesito della fisica moderna. Risolvere questo mistero potrebbe rivelarci i segreti più nascosti dell'Universo.Non solo sapremo di che cosa siamo fatti ma anche come fa la materia a mantenere le sue forme. E' stato scoperto che alcune particelle non sono altro che particelle portatrici di forze,ad esempio i FOTONI,le particelle di LUCE trasportano Forza Elettromagnetica. Tutte le forze hanno un loro veicolo,per ora non li abbiamo trovati tutti ma abbastanza da sapere che esistono e sappiamo abbastanza su come interagiscono,da poter dedurre che a temperature molto elevate circa mezzo milione di miliardi di gradi la forza Elettromagnetica e l'Interzione debole si fondono. Questa fusione si chiama UNIFICAZIONE ELETTRODEBOLE,ciò che per i fisici era l'anello mancante, infatti aprì la strada alla TEORIA DEL MODELLO STANDARD della fisica delle particelle. Ma il modello standard ha un grosso problema,ci riconduce allo ZOO DELLE PARTICELLE cioè strane particelle che saltano fuori quando facciamo scontrare i PROTONI per vedere che cosa c'è dentro. Le particelle subatomiche hanno una vasta gamma di pesi o masse. Ci sono dei tipi di Quark che pesano 200 volte un elettrone e altre particelle che arrivano ad avere una massa 100.000 volte superiore rispetto a Quark ed elettroni. Il Modello Standard non riesce a spiegare una tale varietà di masse nè perchè le particelle abbiano una massa. La soluzione del problema arrivò per merito di PETER HIGGS. Egli formulò una teoria per cui ogni cosa è attraversata da un vasto campo che si estende all'infinito,quando determinati tipi di particelle interagiscono con quel campo,acquistano massa,questo potrebbe spiegare perchè la materia ha consistenza. Higgs aveva ipotizzato una particella che conferisce massa alle altre particelle,chiamata BOSONE DI HIGGS e questa particella in teoria può essere creata all'interno di un acceleratore di particelle. Ma che cos'è esattamente il Bosone di Higgs ? Se lo chiediamo a 10 fisici otterremo 10 risposte diverse. Qualunque cosa sia,il Bosone di Higgs risolve una serie di problemi a partire dallo Zoo delle particelle,infatti non esistono tante particelle diverse,ma è la MASSA a farle sembrare diverse. Il Bosone di Higgs conferisce massa agli elementi base della materia come gli Elettroni,gli Atomi e i Quark all'interno dei Protoni. Dato che la massa di un elettrone contribuisce a determinare il volume di un atomo,il bosone dà forma e struttura a tutto ciò che conosciamo ,se venisse a mancare,voi,io,il vostro cane e l'intero pianeta ci DISSOLVEREMMO alla velocità della luce! Ma come trovare il Bosone di Higgs ? Tutte le forze hanno particelle corrispondenti che se caricate con sufficiente energia diventano visibili,con gli strumenti adeguati possiamo creare le particelle di queste forze,ma ci sono voluti quasi 50 anni per sviluppare uno strumento adatto ad individuare la particella di Higgs. Lo strumento è il grande acceleratore del CERN che è l'acceleratore di particelle più potente mai costruito. Nell'acceleratore ci sono 4 enormi rivelatori per rivelare le collisioni,viene scattata una foto delle collisioni ogni 25 nanosecondi,cioè 40 milioni di volte al secondo.
MA IL BOSONE DI HIGGS POTREBBE ANCHE NON ESISTERE !
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DI CHE COSA SIAMO FATTI ? L'esplorazione dell'Universo subatomico,rivoluzionerà la nostra concezione della natuta ? Di che cosa siamo fatti,noi e tutto ciò che ci circonda? E' questa una domanda che ci facciamo da migliaia di anni,nell'antichità la risposta era semplice,in natura tutto è costituito...
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