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Il Bosone di Higgs

Discussion in 'Sciences & Technology' started by Helios, Jul 4, 2012.

  1. Glozs

    Glozs Enlisted Sailor

    Questa si chiama idea, nel vero senso della parola.
  2. Mauro Bruno

    Mauro Bruno Sun Staff Member

    [​IMG]
    THIS IS NOW A HIGGS BOSON GENERAL THREAD

    Higgs Boson for dummies:

    http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-18703811 What is the Higgs Boson? (video)
    [URL]http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-18696886[/URL] Why is this particle so important? (brevissima intervista)
    [URL]http://cosmiclog.msnbc.msn.com/_news/2012/07/03/12547980-the-higgs-boson-made-simple?lite[/URL] come da titolo
    [URL]http://simple.wikipedia.org/wiki/Higgs_Boson[/URL] "Simple English Wikipedia" sul Bosone di Higgs :)

    Altro:

    [URL]http://public.web.cern.ch/public/[/URL] Sito del CERN, che in prima pagina mette: "Our understanding of the universe is about to change…"
    [URL]http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson[/URL] Higgs Boson (Wikipedia)
    [URL]http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Model[/URL] Standard Model (Wikipedia)
    [URL]http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_mechanism[/URL] Higgs mechanism

    Trivia:

    [URL]http://en.wikipedia.org/wiki/1964_PRL_symmetry_breaking_papers[/URL]
    [URL]http://en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider[/URL]
    [URL]http://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Higgs[/URL]

    E mi fermo qua. Man mano che leggerò altro, potrei aggiornare il post! Spero che possa essere utile per chi vuole approfondire.
  3. Glozs

    Glozs Enlisted Sailor

    L'IIIIIMMMMMAGGGGGINNNNNEEEEE MAUUUUROOOOOOO. *heartlolzattack*
  4. Mauro Bruno

    Mauro Bruno Sun Staff Member

    semi-OT:

    Estratti da 4chan:

    [URL]http://boards.4chan.org/sci/res/4836153[/URL]

    "The Boggs Hison is the cow.

    Atoms are the steak."

    (notare Cersei ubriaca)

    [URL]http://boards.4chan.org/sci/res/4838539[/URL]

    [IMG]http://i50.tinypic.com/255uxz9.jpg[/IMG]

    [URL]http://boards.4chan.org/sci/res/4838217[/URL]

    "So where does the Higgs belong on the periodic table?"
  5. Dr. Alec

    Dr. Alec Enlisted Sailor

    [quote="Helios, post: 1388"]Suvvia, Higgs aveva solo fatto un'ipotesi per risolvere un problema teorico del modello standard, e se è stata quasi universalmente accettata è perché era la soluzione più sensata e condivisibile tra quelle proposte; se poi si fosse scoperto che la soluzione era un'altra perché la natura vuole fare la hipster ben vengano i nuovi risultati, ma certo non si possono dare colpe al buon Higgs x)[/QUOTE]Ma non dico che sarebbe stata colpa sua, però penso che di sicuro per lui stesso sarebbe stato parecchio deprimente sapere di aver passato la vita a studiare e teorizzare una cosa rivelatasi infine fuffa xD
  6. manfroze

    manfroze The Fisherman of Reality Staff Member

    [url]http://www.theverge.com/2012/7/4/3136652/cern-scientists-comic-sans-higgs-boson[/url]

    Muoiano
  7. Mauro Bruno

    Mauro Bruno Sun Staff Member

    [quote="Miss Nerdship, post: 1421"][URL]http://www.theverge.com/2012/7/4/3136652/cern-scientists-comic-sans-higgs-boson[/URL]

    Muoiano[/QUOTE]


    “Two things are infinite: the universe and human stupidity; and I'm not sure about the universe.” - Albert Einstein

    (oh, che fine ironista che sono!)
    (*va a stirare)
  8. wago

    wago Enlisted Sailor

    E' indubbiamente un trionfo per la fisica delle alte energie e una legittimazione profonda, anche a livello mediatico, per il lavoro del Cern e l'LHC.
    Io però confesso che speravo l'Higgs non ci fosse, sarebbe stato moar challenging. Non ho ancora letto bene gli articoli disponibili, ma mi pare di capire che per ora si sappia solo che c'è qualcosa a tot GeV, non che quel qualcosa decade come l'Higgs dovrebbe decadere. Magari è qualcos'altro. Io ci spero, anche se ovviamente se poi è l'Higgs bella pelloro.
  9. Helios

    Helios Enlisted Sailor

    Per certi versi anche io avrei preferito che a dare massa alle particelle fosse qualcosa di non ancora pensato tipo un qualche effetto di relatività generale quantizzata, così perché mi piace avere meno particelle possibile, ma vabbè, chiaramente l'importante è ciò che viene fuori e si tratta di un grande risultato!
    L'Higgs stesso inoltre porta con sé un problema teorico di cui prima non ho parlato: a differenza delle altre particelle, non potrebbe avere massa fissa perché non ha una "simmetria di gauge"; è per risolvere questo problema che alcuni tirarono fuori la teoria della "supersimmetria", che sarebbe appunto un'ulteriore simmetria di gauge che associa ad ogni particella del modello standard un "partner supersimmetrico", raddoppiando il numero di particelle elementari =/
    Ci sono anche altre possibili soluzioni, ma insomma ecco, anche se si confermerà che si tratta dell'Higgs bisognerà indagare quell'ambito. (Tra l'altro la particella supersimmetrica più leggera, il neutralino, è attualmente il candidato principale per la materia oscura)

    Dici bene comunque, hanno solo trovato una particella di massa 125 GeV ma devono confermare che sia l'Higgs. Tuttavia i decadimenti sono più o meno quelli, perché la particella l'hanno trovata cercando i decadimenti previsti per l'Higgs (in due fotoni e in due Z0; dunque sappiamo già che è un bosone di carica nulla).
  10. wago

    wago Enlisted Sailor

    A me tutte queste speculazioni sulla supersimmetria, nonché la pensata delle 8/13/15/quelcheè dimensioni in cui far vivere le stringhe ecc e allo stesso modo materia oscura e energia oscura ricordano tanto il dibattico ottocentesco sull'etere luminifero, sostanza misteriosa "finissima ma rigidissima" che, alla fine, si è rivelata essere non necessaria.
    Oggi forse (e sottolineo il forse) siamo abbastanza scafati da non dare troppa sostanzialità alle teorie, ma mi auguro che un giorno si scopra che queste cose sono o insostenibili o che ammettono altri modelli equivalenti più economici e meno ricolmi di roba che "c'è ma non si vede". Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem diceva quel tale, spero che in fin dei conti fosse d'accordo anche l'Altissimo quando ha pensato al nostro bell'acquario cosmico.
  11. Helios

    Helios Enlisted Sailor

    Ma anche io infatti sono un po' scettico a riguardo, come penso di aver lasciato trasparire, per quanto la supersimmetria abbia le sue virtù (ad esempio sembra prevedere l'unificazione di forza elettro-debole e forza nucleare forte (Grand Unification Theory), mentre il modello standard la "manca" di poco). Per la materia oscura è un po' l'opposto invece, perché la si osserva (seppur indirettamente) ma non c'è alcun modello teorico che spieghi cosa sia; e per quanto mi piacerebbe pensare si tratti solo di una questione di teoria non corretta come nel caso di etere e relatività, si osservano vari casi in cui la distribuzione di materia oscura non segue la distribuzione di materia comune. Quello a noi più vicino: la Via Lattea pesa quanto o più della galassia di Andromeda, nonostante quest'ultima sia molto più estesa (nella parte "luminosa") e abbia molte più stelle, più del doppio.
  12. Eleean

    Eleean Orribile Mod Alieno Staff Member

    Comunque un po' tutti i commenti di Matteo mi fanno venire voglia di fare scienza. Continua a darci informazioni più tecniche, se puoi, hai modo di farlo e non ti pesa.
    Ma avrai occasione di andare in facoltà o di ascoltare professori che ne parlano?
  13. wago

    wago Enlisted Sailor

    Beh sì c'è questa "fotografia" (in realtà è un'immagine combinata di dati visibili e x) che è ormai famosissima e diciamo "dimostra" che la materia oscura non è solo un'ipotesi ad hoc per far quadrare i conti della rotazione galattica:
    [IMG]http://scienceblogs.com/startswithabang/wp-content/blogs.dir/311/files/2012/04/i-440cdbdb812a0cedbf961321fad8a643-bullet_cluster1.jpg[/IMG]

    Per chi non la conoscesse: si tratta di una fotografia dell'ammasso Proiettile, ovvero due ammassi galattici in scontro a circa tre miliardi e mezzo di anni luce da qui. La nube rossa non c'è nella foto originale dell'Hubble, ed è invece una sovraimpressione dei rilevamenti del Chandra (il suo fratello a raggi X): grossomodo al centro della collisione, le due nubi di gas che "accompagnano" gli ammassi interagiscono elettromagneticamente l'una con l'altra rallentandosi. Risultato: mentre le parti visibile degli ammassi - galassie parecchio distanziate fra loro - si passano attraverso l'un l'altra come se niente fosse o quasi, il gas rilevabile solo grazie alle emissioni x, che costituisce gran parte della massa degli ammassi, si "ferma" al centro.
    L'aspetto rilevante è però un altro: osservando gli effetti di lensing gravitazionale dei due ammassi (come previsto dalla relatività generale, la luce "dietro" le grandi masse degli ammassi viene deflessa un po' come accadrebbe se passasse dietro una lente), si può stabilire che in realtà la distribuzione delle masse è quella indicata nel disegno dalle nuvolette blu. Insomma: contrariamente alle previsioni, la maggior parte della massa non è costituita dal gas in rosso, ma da "qualcos'altro" che non interagisce elettromagneticamente.

    Sfruttando l'ipotesi della materia oscura, una spiegazione c'è: la "massa mancante" è data proprio dalla materia oscura che resta legata alle galassie nel loro "passarsi attraverso". L'altra principale gamma di teorie alternative, le cosiddette "MOND" (Modified Newtonian Dynamics, essenzialmente correzioni ad hoc dell'attrazione gravitazionale su grandi distanze) non sono invece in grado di giustificare l'anomalia: la massa dovrebbe stare dove sta la maggior parte della materia rilevabile elettromagneticamente, ovvero dove c'è il gas della nuvoletta rossa.

    Quella che è stata, legittimamente, vista come "prova dirimente" a favore della materia oscura non esclude però che possano esistere spiegazioni alternative non ancora formalizzate né formulate, che permettano di render conto di fenomeni come questi - e del ben più esteso "problema" della rotazione galattica - senza ricorrere a idee sconvolgenti come "più del 60% della materia che compone l'universo è fatto di roba che non conosciamo e con cui di fatto non possiamo interagire". Certo, per ora non ci sono candidati ma... io sono fiducioso.
  14. Helios

    Helios Enlisted Sailor

    Exactly! Quella è la prova più evidente magari, ma mi pare che in generale ci sia abbastanza eterogeneità nella distribuzione della materia oscura da escludere teorie come le MOND. Recentemente ad esempio si sono forse trovate delle galassie fatte quasi solo di Dark Matter ( [URL]http://web.mit.edu/newsoffice/2012/dark-dwarf-galaxy-0119.html[/URL] ), e in generale la quantità di materia oscura non sembra andare perfettamente a pari passo con la materia comune.
    Pochi mesi fa invece ci fu una ricerca che mi ha fatto cadere dalla sedia: dei ricercatori hanno provato a misurare la quantità di massa (oscura e non) contenuta nei dintorni del sole, misurando con altissima precisione la dinamica delle stelle vicine, e cosa trovarono? Che sembrava non esserci traccia di materia oscura, ma si trovava solo la massa di stelle e gas. La cosa al tempo mi esaltò molto, perché io sono sempre un po' restio ad introdurre nuove particelle e speravo fosse l'inizio di un cambio di paradigma, ma... si rivelò sbagliata. Dopo aver corretto gli errori trovarono che la quantità di materia oscura nei dintorni del sistema solare è esattamente la stessa prevista dalla curva di rotazione della Via Lattea (per chi non sapesse cos'è, spiego velocemente alla fine del post).
    Per cui ahimè, sembra sempre più irrinunciabile pensare si tratti effettivamente di una particella non scoperta; anche perché altre teorie alternative, come quella che immagina che la gravità extra sia dovuta a un universo "adiacente" al nostro, mi sembrano talmente speculative che boh xD. Staremo a vedere se qualche alternativa salta fuori of course

    ASTROFISICA FOR DUMMIES
    Curva di rotazione: Gli astrofisici già da mo' hanno provato a guardare la velocità a cui le stelle ruotano attorno al centro della propria galassia. Si è visto che, come si poteva immaginare, la velocità delle stelle dipende solo dalla loro distanza dal centro. La curva di rotazione è il grafico di questa velocità in funzione appunto della distanza dal centro, ovvero del raggio della loro orbita attorno al centro della galassia. La cosa sorprendente è che questa curva non ha la forma che ci si sarebbe aspettati dalla gravità newtoniana, ma le stelle esterne tendono ad andare molto più velocemente del previsto, come se all'interno della galassia ci fosse molta più massa di quella visibile (stelle e gas). Questo vale per tutte le galassie su cui si è effettuata la misura, ed è una delle prove più classiche dell'esistenza di questa "materia oscura" (ma come già detto poteva essere spiegata anche pensando che la gravità newtoniana sia sbagliata a scale così grandi -> teorie MOND).


    @Martina: Eh no, sono esiliato a casa al momento e i prof li incontro solo per gli esami ;_;
    Informazioni in generale comunque? Volendo si possono ricapitolare le prossime frontiere della fisica di base (ovvero i motivi per cui il modello standard non può essere la risposta finale ma sarà necessariamente superato). Stay tuned.
  15. Helios

    Helios Enlisted Sailor

    (Dunque, premettendo che non è il mio campo e probabilmente il vostro amico Jamir la sa molto più lunga: )

    Motivi per cui il modello standard verrà necessariamente superato e dunque c'è ancora molto da fare:

    1) Non è compatibile con la relatività generale e dunque con la gravità. Questo nonostante sia basato tra le altre cose sulla relatività ristretta, ma gli spazi curvi della relatività generale proprio non si riesce a ficcarceli dentro. La teoria delle stringhe riesce a conciliare i due mondi, ma a costo di avere un universo a 11 dimensioni! (e non ha prove sperimentali per ora)

    2) Non prevede il fenomeno chiamato "Oscillazione dei neutrini". Ci sono tre tipi di neutrini in natura, e si è osservato sperimentalmente che tendono a passare ("oscillare") da un tipo all'altro. Infatti degli over 9000 neutrini elettronici emessi dal Sole per le sue reazioni di fusione nucleare, qui sulla Terra si osserva solo un terzo del valore previsto, mentre si osservano quantità analoghe di neutrini mu e neutrini tau che non dovrebbero esserci. Inoltre l'ormai celebre esperimento CNGS (Cern Neutrinos to Gran Sasso), da cui venne fuori la storia dei neutrini più veloci della luce, serviva proprio ad osservare il fatto che i neutrini cambiassero tipo durante il viaggio. Stando alla teoria che attualmente descrive questo fenomeno, i neutrini devono avere una massa, seppur piccolissima, ma secondo il modello standard non ce l'hanno (perché non interagirebbero col campo di Higgs). Si è infatti ipotizzato un nuovo tipo di massa ad hoc, detto "massa di Majorana", che funzionerebbe solo su particelle neutre; ma chiaramente non è una risposta soddisfacente.

    3) Nessuna particella del modello standard è un buon candidato per la "materia oscura" di cui si è già parlato.

    4) Le particelle del modello standard, bosoni a parte, sembrano disposte in un pattern ripetuto tre volte, vedi: [URL]http://spacetime.altervista.org/wp-content/uploads/2012/01/Modello-Standard-delle-particelle-elementari.jpg[/URL] . Ciascuna delle prime tre colonne è detta "generazione" e sembra analoga alle altre. Questa ripetizione ricorda un po' la tavola periodica degli elementi, e suggerisce dunque che magari c'è sotto una qualche struttura che causa quella ripetizione, come le proprietà simili nella tavola periodica sono dovute al numero di elettroni nell'ultima shell. Per cui insomma, in futuro potrebbe esserci una teoria che va più "in profondità" del modello standard.

    5) Il bosone di Higgs soffre di un problema teorico, che ho esposto qualche post sopra. Non conosco i dettagli ma a causa del fatto che non ha una simmetria di gauge a "proteggerlo" la sua massa potrebbe assumere qualunque valore, in teoria. La "supersimmetria" è stata ideata per superare questo ostacolo.

    6) In natura la carica elettrica di TUTTE le particelle è multipla di un terzo della carica dell'elettrone. Non c'è alcun motivo per cui ciò dovrebbe succedere, infatti la massa ad esempio non è quantizzata in quel modo. Una cosa che causerebbe la quantizzazione della carica è l'esistenza di cosidetti "monopoli magnetici" in qualche momento della storia dell'universo, ovvero di particelle dotate di carica magnetica anziché elettrica. Particelle di quel tipo però non sono mai state osservate e non sono contemplate nel modello standard.

    7) Nel modello standard la forza elettromagnetica e la forza nucleare debole sono rappresentate come un'unica forza, detta "forza elettrodebole". I due aspetti diversi vengono fuori a energie inferiori a 100 GeV. La cosa sorprendente è che guardando come varia la costante di accoppiamento (=l'intensità) delle tre forze (debole, forte, elettromag.) con l'energia, si vede che a valori estremamente alti tutte e tre sembrano a incontrarsi in un unico punto, come se dovessero unirsi in un'unica forza fondamentale. Un miglioramento nella precisione delle misure ha però mostrato che l'incontro a tre viene mancato di poco, stando al modello standard. Alcuni ritengono tuttavia che ciò non sia una coincidenza, e che nelle teorie che supereranno il modello standard si avrà effettivamente l'unione delle tre forze ad alte energie: e sembra sia questo il caso della supersimmetria.

    Se ve ne vengono in mente altri aggiungete pure!

    FISICA FOR DUMMIES:
    Forza nucleare forte: è la forza che tiene assieme i quark, o anche che tiene assieme i protoni nel nucleo (che essendo di carica positiva tenderebbero a respingersi tra loro per la forza elettromagnetica).
    Forza nucleare debole: è la forza che causa neutroni a trasformarsi in protoni e viceversa (ovvero il decadimento beta).
  16. Helios

    Helios Enlisted Sailor

    [url]http://havewefoundthehiggsbosonyet.org/[/url]
  17. Eleean

    Eleean Orribile Mod Alieno Staff Member

    Grazie davvero. \**/
    Sei davvero gentile e pro.
    ^sono seria
  18. wago

    wago Enlisted Sailor

    Helios sei sicuro che le stringhe/superstringhe siano in grado di conciliare MS e relatività generale? Per quello che ne sapevo io, ero rimasto che quel genere di teorie fossero "un valido candidato", ma che nessun modello tra quelli ipotizzati fosse davvero in grado di riprodurre fedelmente il modello standard. Insomma, si ha la sensazione che potrebbe esistere la teoria buona, ma non la si è ancora trovata - questo anche al di là delle conferme sperimentali che per ora non esistono e non sono nemmeno ipotizzabili (visto che le teorie hanno potere predittivo zero).

    Per quanto riguarda il punto "nessuna particella del modello standard è un buon candidato per la materia oscura", segnalo questo articoletto di pochi giorni fa, che ovviamente non è ancora né una notizia né un'ipotesi coerente, però propone una prospettiva concreta quantomeno interessante:
    [URL]http://oggiscienza.wordpress.com/2012/07/02/oscillazioni-verso-un-mondo-parallelo/[/URL]

    [QUOTE]Le particelle del modello standard, bosoni a parte, sembrano disposte in un pattern ripetuto tre volte[/QUOTE]Uhm, ma davvero il modello standard non ne rende conto? Io non conosco i dettagli tecnici che ne sono alla base, e forse nemmeno li capirei... Ma ero convinto che la tassonomia a cui fai riferimento fosse frutto della struttura dei vari gruppi di simmetria coinvolti nel modello. Insomma, non servono proprio a questo i bosoni W e Z, a "scambiare" particelle di generazioni diverse? Ripeto, io parlo "per sentito dire" e senza avere una reale comprensione dell'argomento, ma mi sorprende molto scoprire che non è così :|

    Credo inoltre che la "non determinatezza" della massa dell'Higgs discenda dalla molteplicità degli autovalori dell'operatore a cui è associato, che appunto ha una qualche simmetria di gauge il cui gauge effettivo va determinato sperimentalmente. Non capisco molto di quello che sto dicendo (vado per analogia con la teoria dell'integrazione astratta) quindi può tranquillamente essere che stia scrivendo minchiate :D

    Interessante il punto 7, non ne sapevo i dettagli (cioè, non sapevo dell'"unificazione mancata").

    ps. A me la forza debole è sempre sembrata un po' sfigatella. Voglio dire: il decadimento beta? Really, e tutto quello che sa fare? Le altre tengono insieme l'universo - su varie scale - e lei si limita a far decadere le robe? Such a delusion.
  19. Helios

    Helios Enlisted Sailor

    Sulle stringhe: non ho mai studiato la teoria in dettaglio, per cui non posso dirmi sicuro, ma a quanto ne so il suo punto di forza principale è il fatto che è una "teoria del tutto", nel senso che è in grado di conciliare le 4 interazioni fondamentali, compresa la gravità e dunque la relatività generale; poi se ha qualche punto debole a livello teorico non lo so, ma a quanto ho sempre sentito il suo problema principale è l'essere impossibile da verificare/falsificare. Ho visto persone (Michio Kaku) addirittura sostenere che la teoria delle stringhe possa prevedere materia ed energia oscura, ma a sto punto mi pare che possa prevedere qualunque cosa modificando i parametri giusti e accettando il fatto che comporterà n altre dimensioni e particelle D:

    Non ero a conoscenza dell'articolo che hai linkato, interessante, anche se... non so se ignoro io qualcosa o se è un po' speculativo l'articolo; voglio dire, questa storia dei campi quantistici e del "mondo parallelo" da dove viene? E' una loro ipotesi o è già fondata in qualche teoria o qualche esperimento?

    Riguardo le generazioni: beh sì, i bosoni W e Z fanno passare i quark da un tipo all'altro emettendo leptoni, in base alle differenze di carica elettrica, spin, colore, etc. Ma il fatto che le tre generazioni abbiano caratteristiche così speculari (vedi ad esempio come queste tre tabelle siano identiche a parte la massa: [URL]http://it.wikipedia.org/wiki/Modello_standard#Elenco_delle_particelle_del_Modello_standard[/URL] ) potrebbe non essere così scontato.

    Sul problema dell'Higgs, a lezione mi fu spiegato qualitativamente così in due minuti: visto che l'Higgs a differenza degli altri bosoni non ha una simmetria di gauge alle spalle, ogni volta che diventa una coppia di particelle virtuali e torna ad essere un Higgs la sua massa risente del percorso che ha fatto. Il problema è che mi sfugge dove entri in gioco l'assenza di una simmetria di gauge, ma insomma, sembra una questione simile alle forze conservative (che hanno alle spalle un potenziale) e non. Ma boh appunto, non ho mai visto in cosa consiste tecnicamente la questione.

    E lol, ho pensato anche io alla niubbezza dell'interazione debole mentre scrivevo quel "Fisica for dummies".
  20. Helios

    Helios Enlisted Sailor

    (Però hey, se non ci fosse l'interazione debole sarebbe impossibile la fusione nucleare, e dunque non ci sarebbero stelle, e al loro posto ci sarebbero solo nane bianche/stelle di neutroni/buchi neri lol)

    edit: dimenticai, @Martina: Oh *-* Figurati ><

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