domenica 10 gennaio 2010

LHC - ALICE

L’esperimento “Alice” , programmato nell’ambito delle attività del Large Hadron Collider, prevede la collisione fra nuclei di atomi pesanti (Piombo) per rilevare un plasma di quark e gluoni. Nell’accezione comune del termine un plasma è uno stato della materia, elettricamente neutro nel suo complesso, costituito da elettroni e ioni, ma in questo caso la carica complessiva sarebbe quella fornita dalle cariche frazionarie, positive e negative, dei quark. La maniera di manifestarsi di tale plasma dovrebbe essere uno spettro di emissione continuo.
Nel modello atomico di Shroedinger la carica elettrica negativa dell’elettrone è dispersa in una “nuvola” di probabilità attorno al nucleo, in accordo con la doppia natura corpuscolare-ondulatoria dell’elettrone. Sarebbe allora lecito supporre che anche la carica elettrica positiva possa essere trasportata da un’onda, soprattutto in un plasma. Non ci sarebbe, allora, una netta linea di demarcazione fra due quark, fra un quark e un gluone, fra un protone e un elettrone. Un quark sarebbe costituito da onde ad altissima frequenza e confinato da uno spazio oscillante a frequenze ancora superiori. Si ipotizzi uno spazio costituito da onde trasversali sinusoidali con uguali ampiezza e frequenza, simmetricamente polarizzate che si propagano con velocità uguali e opposte. Tali onde potrebbero essere assimilate ai campi elettrico e magnetico di una radiazione, ma la spinta sarebbe equivalente a quella che si propaga su una corda. D’altronde le onde elettromagnetiche trasportano quantità di moto e momento angolare. Tali onde genererebbero per interferenza onde stazionarie, senza propagazione di energia, ma soltanto presenza di energia potenziale tanto piu’ elevata quanto maggiore fosse la frequenza.
Quando una massa dovesse rompere questa simmetria dello spazio oscillante alcuni treni d’onda comincerebbero a propagarsi creando una pressione sulla superficie della massa stessa. Per ovvie ragioni due masse sarebbero spinte l’una verso l’altra. Questa potrebbe essere una possibile spiegazione dell’effetto Casimir e dell’energia “di punto zero”. La struttura “fine” della materia sarebbe uno spazio caratterizzato da un’energia “specifica” espressa in Joule/m^3 (che non per caso sono le dimensioni anche di una pressione espressa in Pascal), proporzionale alla frequenza delle oscillazioni. In questo tipo di spazio un quark sarebbe inevitabilmente compresso e due quark fortemente compressi l’uno contro l’altro, dando ragione delle interazioni nucleari “forti” previste dal modello standard. Per non collassare il quark deve opporre una sufficiente quantità di energia cinetica fornita dalle oscillazioni interne.
La rottura dei componenti del nucleo atomico porebbe rompere anche questi equilibri per cui da un lato si avrebbe il rilascio dell’energia interna dei quark non piu’ confinata, come avviene per il rilascio di una molla compressa e dall’altro si avrebbe un flusso di onde di energia diretto verso lo spazio lasciato libero dai quark, con la possibile creazione di mini buchi neri che, rapidamente, evaporerebbero (emetterebbero, cioe’, la cosiddetta radiazione di Hawking , in quanto accumulerebbero molta energia in un volume ristretto e dovrebbero rilasciarne una parte per ristabilire l’equilibrio con lo spazio circostante.
Anche nel modello standard avremmo, cosi’, un reale continuo fisico come quello inizialmente pensato da Einstein per la sua teoria gravitazionale. Il campo di Higgs sarebbe equivalente al campo gravitazionale, ma senza bosoni, bensì con un solo tipo di materia oscillante a frequenze differenti, in accordo con il principio di indeterminazione di Heisemberg che impedisce di stabilire con precisione la posizione e la quantità di moto di una particella elementare. Non esisterebbe, quindi, alcuna singolarità, ma solo un normale spazio elastico tridimensionale in grado di espandersi o contrarsi a seconda delle necessità.

Nel 1936 il fisico Carl D. Anderson, alle prese con i raggi cosmici in cerca di tutt'altro, scoprì per caso il muone e subito dopo esclamò: "e questo qui, chi l'ha ordinato?" Quando i livelli di energia raggiunti in LHC saranno sufficientemente elevati le particelle rivelate dagli impatti saranno sempre piu' numerose e i fisici avranno sempre piu' difficoltà a trovare nuovi nomi da attribuirgli e sicuramente a qualcuno di loro sfuggirà un
" e questi qui chi li ha ordinati ?". Alla fine, le particelle potrebbero non essere piu' distinguibili dal plasma di energia in cui fossero immerse (oppure non ci saranno abbastanza nomi astrusi da inventare).

Marius ed io pensiamo, invece, che Alice fornirà indizi utili a definire la reale struttura fine dello spazio fisico che un tempo era chiamato
etere.

Stefano Gusman

9 commenti:

  1. Purtroppo LHC sta avendo grossi problemi e i ritardi rispetto al programma prestabilito sono sempre piu'importanti.
    Personalmente il rammarico riguarda essenzialmente il fatto che l'esercizio della previsione di quello che si potrebbe osservare rappresenta una possibile fonte di indizi a conferma o meno di un etere "fisico" come quello ipotizzato in questa teoria.
    Rimangono aperte le altre due "scommesse" ossia l'individuazione di alte frequenze nella radiazione di fondo da parte del satellite FERMI - LAT ovvero - questa a dire il vero sarebbe la piu' improbabile - l'allestimento di un esperimento a bordo della stazione spaziale internazionale con un sismografo per rilevare le onde gravitazionali.

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  2. Pare che LHC abbia ripreso la sua attività, sia pure a regime ridotto.
    Quando saranno raggiunti valori sufficientemente elevati di energia dovrebbero non essere piu' distinguibili particelle elementari dal plasma energetico in cui sono contenute.
    Marius attende Alice al varco!

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  3. Ho letto tutto quanto pubblicato su questo sito.
    Consentimi una domanda.
    Come fai ad essere così certo sull'esistenza delle onde gravitazionali?

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  4. Ciao Gaetano.
    Anzitutto grazie per l'attenzione.
    Probabilmente non è stata molto felice la mia idea di continuare a parlare di onde gravitazionali delle quali, per come sono intese dalla fisica "meinstream" (increspature dello spazio - tempo) sono certo della NON esistenza.
    Tuttavia un qualcosa che ci tiene con i piedi ben piantati in terra dovrà pur esistere...Allora se la legge di Newton è stata superata dalla RG e, quindi, non si puo' parlare piu' di attrazione gravitazionale non rimane che pensare a una forza che agisce dall'esterno verso l'interno dei corpi celesti, manifestandosi come onde di pressione che io credo siano di natura elettromagnetica e che, per sola comodità di linguaggio, mi ostino a chiamare onde gravitazionali...

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  5. Tornando "in topic" e, quindi, ad Alice mi sto ponendo alcune questioni. La minuscola sfera infuocata "fireball" che dovrebbe consentire la brevissima esistenza del QGP (Quark - Gluon Plasma) a temperature mai raggiunte prima in un esperimento, potrebbe non essere del tutto stabile. Non sono un "catastrofista" (per intenderci di quelli che pensano che possano formarsi buchi neri stabili che inghiottono Ginevra e poi, a poco a poco tutta la terra), tuttavia se il meccanismo che ho descritto nell'articolo dovesse essere reale non si avrebbe conversione di energia in materia (come si pensa di ottenere in LHC), ma produzione di energia da altra energia (sempre che si voglia continuare a distinguere tra materia ed energia).
    Tutto cio' potrebbe innescare un poco "simpatico" meccanismo "a catena" del quale posso prevedere solo qualitativamente gli esiti. Potrebbe essere un'instabilità del tutto irrilevante e, magari, neanche rilevabile strumentalmente, oppure una deflagrazione di entità "non trascurabile" del tipo, per intenderci, di quelle che avvengono per fusione nucleare e che sostengono la gravità e la luminosità delle stelle, ovvero delle reazioni che sfruttano il principio del difetto di massa nelle bombe "H".
    Facciamo le corna....

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  6. Ciao Marius,
    Non ho mai considerato sufficienti le parole rassicuranti degli scienziati tutti che lavorano al progetto, ma non avevo certo bisogno di una persona che stimo molto che desse corpo alle mie paure. Il fatto è che nessuno oggi saprebbe come gestire una eventualità del genere. Speriamo basti fare le corna...
    Cordialità

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  7. Ciao Gaetano.
    Prima di andare in vacanza avevo scritto all'INFN per avere info su Alice. Molto cortesemente mi hanno inviato un paio di link (purtroppo in inglese). Nel primo ci sono i primi dati assieme agli altri principali esperimenti.
    Il secondo è relativo alla prima pubblicazione della Collaborazione INFN Alice.

    http://aliceinfo.cern.ch/public/en/Chapter1/news2009.html
    http://www.slac.stanford.edu/spires/find/hep/www?eprint=arXiv:0911.5430

    Penso che sia la maniera migliore per seguire tutta la faccenda anche se mi pare che le energie sono ancora lontane da quelle potenzialmente "critiche".

    Comunque i loro calcoli se li saranno pur fatti...E non credo che al CERN ci sia qualcuno votato al suicidio.

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  8. Ciao Marius,
    Purtroppo con l'inglese me la cavo molto male...Ho reperito però un sito dove il CERN fornisce le notizie in francese... ed è un pò meglio. Non è vera paura, ma un senso di disagio non comprendendo completamente le spiegazioni e il limite dell'esperimento. Il fatto è che se si verificasse qualcosa di non previsto non avremmo(?) la tecnologia per riprendere in mano la situazione.
    Grazie e cordialità

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  9. In realtà credo che gli aumenti di potenza di LHC avverranno molto gradualmente per cui gli eventuali eccessi di energia prodotta dovrebbero potersi rilevare per tempo, in maniera da interronpere gli esperimenti qualora fosse necessario...Intendo dire che, per come la vedo io, si dovrebbe avere la possibilità di verificare step by step se ci si avvicina a un punto di "non ritorno" da un evento potenzialmente critico prima che questo effettivamente si verifichi.

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