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LHC l'acceleratore di particelle

La Teoria della relatività

Introduzione all'argomento:

  • Il Large Hadron Collider in italiano significa Grande Collisore di particelle, questo è il più grande e costoso strumento che sia stato mai costruito dall'uomo per studiare l'infinitamente piccolo. Ha la capacità di far accelerare protoni e ioni pesanti fino al 99,999% della velocità della luce e farli successivamente scontrare, raggiungendo in quel punto un calore immenso forse 100.000 volte maggiore di quello esistente al centro del Sole. Le sue caratteristiche sono tutte da primato infatti l'LHC è un gigantesco tunnel in cemento sotterraneo costruito a cento metri di profondità, ha la forma di una ciambella ed il suo anello ha una circonferenza di 27 km, è situato al confine tra la Francia e la Svizzera e gestito dal CERN, i suoi componenti interni più importanti sono, oltre 1600 magneti superconduttori raffreddati ad elio liquido superfluido ad una temperatura di 1,9K (-271,25 °C) circa 0,82K più freddo della temperatura media dell'Universo, il tutto per un costo stimato di oltre sei miliardi di Euro. In questa enorme ciambella ci sono quattro punti nel tunnel che si allarga qui hanno creato delle sale sperimentali dove si studiano le collisioni, si chiamano ATLAS, CMS, LHCb e ALICE. LHC è entrato in funzione con nove mesi di ritardo a settembre 2008, i primi esperimenti si sono svolti con successo, purtroppo due mesi dopo il lavoro venne fermato per la rottura di due bande magnetiche. Il 20 novembre del 2009 è ripartito funzionando subito a pieno regime.


Alcuni fisici contrari al progetto LHC hanno posto varie domande, l'acceleratore di particelle è pericoloso? Può creare un buco nero?

Questo è stata la maggior preoccupazione di alcuni scienziati relativisti, loro temono che l'enorme potenza energetica generata dall'LHC confinata in uno spazio così ristretto possa creare effettivamente un piccolo buco nero, questo poi crescendo di dimensioni e potenza abbia la capacità di risucchiare tutta la Terra, la loro apprensione è stata così alta che hanno perfino presentato ricorso alla Corte Europea dei Diritti Umani proprio per fermare questi esperimenti, per fortuna la Corte Europea gli ha dato torto, evitandoci ulteriori ed inutili isterismi relativistici.

Perché mai è stato costruito l'LHC? Serviva proprio?

Bisogna dire che per capire l'infinitamente piccolo bisogna studiare la struttura della materia, perchè questa è la base dell'intero Universo, un valido sistema di studio è proprio quello di bombardare la materia rompendola in parti sempre più piccole per studiare il suoi componenti di base al fine di comprendere le vere proprietà fondamentali. In questi esperimenti le misure sono veramente infinitesimali si parla di dimensioni estremamente piccole 10
, con queste dimensioni riuscendo a concentrare tanta energia, alcuni scienziati sperano anche nella possibilità che si verifichi il fenomeno previsto dalla teoria della relatività di Einstein, cioè la trasformazione dell'energia in materia, pertanto dall'urto di due protoni energetici, possa nascere apparentemente dal nulla centinaia di altre particelle, dando vita a quello che in fisica si chiama un “evento”.

Tra i tanti traguardi sperimentali dell'LHC il più importante (a detta degli informatori scientifici) è quello di studiare la materia nelle stesse condizioni fisiche esistite poco dopo il Big Bang, in più c'è quello di trovare tracce dell'esistenza del Bosone di Higgs o di nuove particelle ancora sconosciute, per fare questo occorre investire nella sperimentazione e siccome si è arrivati ad un alto livello di conoscenza tecnica, per crescere ulteriormente serve necessariamente un grande impegno finanziario.
Detto questo io mi soffermerei però solo su tre punti in particolare:

Primo
- anche in questa sperimentazione avanzata si vede bene il comportamento di parte e poco scientifico di chi sostiene le teorie della relatività, accettando a priori un risultato qualunque esso sia, loro hanno una risposta predeterminata senza studiare o analizzare bene l'esperimento, infatti anche qui si vede come si vuole monopolizzare la ricerca appropriandosi del risultato, o quanto meno mettere subito un sigillo per avere l'esclusiva, perché dico questo, perché su tutte le riviste scientifiche si afferma con grande enfasi che con l'LHC si ricrea la stessa situazione esistita poco dopo il Big Bang, cercando un ulteriore prova alle teorie della relatività, si cerca anche la trasformazione dell'energia in materia, cosa questa non vera ed impossibile da verificarsi.
Perché faccio questa affermazione con tanta sicurezza?
Perché la sola energia non ha nessuna possibilità di trasformarsi in particella con massa, magari ha la possibilità di rigenerare una massa in una particella, riunendo assemblando più particelle senza massa, ma come si può affermare che l'energia si possa trasformare in massa? Questo è un errore, possiamo dire che l'energia può essere il combustibile per formare la massa, non che è la massa, vi faccio un esempio, dire che la benzina è il combustibile del motore a scoppio è corretto ma affermare che dalla benzina si ricava un motore funzionante forse questo è troppo.
Dire “nascono così apparentemente dal nulla centinaia di altre particelle”, dal nulla non nasce nulla. Se noi siamo in presenza di particelle che non rileviamo perché sono senza una massa, queste particelle non sono nulla sono particelle senza massa. Quindi questo esperimento potrà dimostrare al massimo che esistono queste particelle senza massa e noi con l'energia possiamo rigenerare in nuove particelle con massa.

Secondo - ricreare le stesse condizioni fisiche esistite poco dopo il Big Bang, questo è molto azzardato da sostenere, perché è proprio il Big Bang a non essere mai esistito. Questo posso dirlo semplicemente perché il Big Bang è contrario alle leggi della fisica conosciuta e mi sembra che LHC non vada contro le leggi della fisica. Ricreare in una zona circoscritta temperature altissime non vuol dire ricreare il Big Bang.
Non capisco come si possono fare delle affermazioni senza un fondamento logico con tanta disinvoltura.

Terzo
- la ricerca del Bosone di Higgs, questa particella adesso è solo ipotizzata e sarebbe secondo Peter Higgs fisico scozzese, una particella massiva con spin nullo, con la grande proprietà di dare la massa a tutte le particelle conosciute, per questo gli fu dato il nome "la particella di Dio", ma qui forse si è esagerato un pochino. Cercando di analizzare il problema, come abbiamo visto già nel primo capitolo del testo, la forza gravitazionale è un fenomeno intrinseco della massa ed è una radiazione in entrata della forza nucleare stessa, in più tutti noi sappiamo che la forza nucleare è la forza che crea la massa, se noi immaginiamo ipoteticamente un protone come fosse un cubo di calcestruzzo da un Kg ed immaginiamo che questo cubo per essere formato abbia bisogno di 33% di sabbia (particelle senza massa), il 66% di breccia (particelle senza massa) e di 0,15 Kg di cemento come legante con massa diciamo la nostra “la particella di Dio”, in questo caso la massa creata sarebbe la malta cementizia del cubetto calcestruzzo, quindi ipotizzato che il cemento come legante sia il Bosone di Higgs cioè il creatore della massa finale, ammettendo che questo sia corretto cioè che il Bosone di Higgs con una sua massa come il nostro legante di cemento abbia la capacità di costruire e dare la massa alla malta del nostro cubo in calcestruzzo da un Kg, se noi prendiamo il nostro cubo finale già formato, cioè il protone e lo mandiamo ad una velocità prossima a quella della luce creando una collisione, qui noi assisteremo ad una frantumazione della materia cioè il nostro cubetto di calcestruzzo si romperà in molti pezzetti più piccoli ancora con una propria massa, perché il legante mantiene ancora insieme le piccole parti di materia, cioè sperimentalmente “nascono così apparentemente dal nulla centinaia di altre particelle” qui l'energia non crea la massa al massimo la scompone, continuando nell'esperimento se vogliamo trovare il nostro bosone di Higgs aumentiamo l'energia e polverizziamo completamente il cubo di cemento (il protone), qui assisteremo ad una infinita quantità di particelle tutte con una propria massa minima ma non avremmo mai la possibilità di ricreare il nostro legante originale, perché oramai si è trasformato tutto in malta di cemento perciò non abbiamo più la possibilità ripercorrere come un gambero la sua riconversione in cemento come legante primario.

Queste semplici regole forse sono anche alla base della meccanica quantistica, e solo per questo motivo, che sono convinto che noi non avremmo mai la possibilità con una collisione di vedere con certezza il bosone di Higgs come particella creatrice di massa anche se esistesse veramente.
Sarebbe più opportuno concentrare i nostri sforzi finanziari per analizzare la capacità dei gluoni di tenere unite le particelle con la loro carica di colore che è la particolare proprietà della forza nucleare, questo argomento è tutto da scoprire con la cromo dinamica quantistica, probabilmente qui potremmo avere più fortuna nel capire i segreti della materia.

04/07/2012 Sono stato smentito clamorosamente.

La particella di Dio è nata il quattro luglio, il battesimo in pompa magna è stato celebrato dai fisici del CERN, i fan che aspettavano la notizia con tanta trepidazione sono stati accontentati al meglio.
Il quattro luglio sarà ricordato dai posteri per "l'annunciazione dell'avvistamento del bosone di Higgs" o di un suo parente più prossimo. I fisici del CERN ci hanno detto che non potevano aspettare oltre, oramai erano "praticamente sicuri", perché i rilevamenti erano arrivati ad una precisione di 4,9 sigma con CMS e 5 sigma con ATLAS (CSM e ATLAS sono due dei quattro rilevatori di particelle dell'LHC), 4,9 sigma vuol dire che nell'osservazione della particella c'è una precisione del 99,9999%, quindi si può dire che l'avvistamento della particella è certo e non è un rumore di fondo. Però leggendo bene fra le righe si vede che 4,9 sigma (e non 5 sigma) ci sono arrivati sommando i dati sperimentali del 2011 a quelli del 2012, ma questi test non sono proprio identici nella procedura di esecuzione, se non avessero sommato tutti i dati si sarebbero fermati a 2,9-3,3 sigma, una certezza statistica non sufficiente per considerare certo un rilevamento.
Non potevano aspettare oltre, forse perché l'acceleratore si sarebbe spento il 14 febbraio 2013 per manutenzione e fino al 2015 non ripartirà.
Perché hanno fatto questo? Non lo so.. posso immaginare, ma non lo so.

Però entrando nel merito della discussione, i fisici ci hanno tenuto a precisare (cioè hanno messo le mani avanti), che non sono poi così sicuri che l'evento osservato è con certezza il bosone di Higgs, loro lo presumono, perché i dati sono coerenti con il modello standard teorizzato, per esserne veramente sicuri sono in corso ulteriori analisi, così sapremo se l'evento osservato è il bosone di Higgs o un suo parente prossimo. In questo caso non so se le analisi che seguiranno sono semplicemente visive o se invece sono più approfondite, del tipo: esami del sangue compreso il controllo del DNA..
Adesso mettendo da parte l'ironia, mi voglio ricollegare all'intervista fatta il 06 luglio sul Il Fatto Quotidiano al Prof. Roberto Longo docente di matematica e fisica a Tor Vergata, qui lui spiega la correttezza dell'esperimento fatto, ma ammette il grosso limite della teoria detta "Modello standard" utilizzata per spiegare l'architettura di base del creato che teorizza la particella d'innesco della massa, chiamata bosone di Higgs. Riporto le sue parole: " il Modello è inconsistente: per esempio spesso si possono incontrare somme di infiniti termini che, a rigore, danno infinito ma che i fisici 'riaggiustano' in modo da avere un risultato che non esiterei a definire in stupefacente accordo con gli esperimenti".

Su questa affermazione ogni commento è superfluo.

A me sembra che i fisici del CERN hanno annunciato in pompa magna un risultato per nulla certo, forse lo hanno visto il bosone? No! Loro hanno semplicemente rilevato due fotoni innescati da un decadimento di una particella con massa, che si presuppone, che prima sia stato un bosone con caratteristiche, massa e spin tutte ancora da verificare e dalle particolarità ancora sconosciute. Purtroppo mi trovo d'accordo con l'affermazione del Prof. Longo, loro stanno riaggiustano i dati in modo da avere un risultato che non esiterei a definire in stupefacente accordo con gli esperimenti.
Cosa pensate?
Forse hanno voluto portare a casa un risultato prima che scada un termine importante?
Forse sono subordinati ad un risultato coerente?
Forse la grande voglia di un creatore li ha sopraffatti? Non lo so!!

Fino al 04 luglio 2012 nessuno aveva avuto prova dell'avvistamento del mitico bosone, dopo questa data gli avvistamenti o conferme si susseguono, dal Fermilab negli Stati Uniti all'ultimo seminario tenutosi il 06 marzo 2013 a La Thuile in Val d'Aosta, sono tutti concordi, anche se la conferma definitiva non è ancora arrivata, che il bosone avvistato è il bosone di Higgs.

Il mio dubbio più grande rimane, devo constatare che ancora oggi non possiamo studiare la fisica teorica con occhi sinceri e liberi dai condizionamenti esterni.























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