CHI HA PAURA del BUIO? [info e studio della materia oscura e altri modelli]

La chiarezza di chi ha capito tutto.

foto di Chi ha paura del buio?

Avrete forse sentito parlare di un’anomalia misurata recentemente al CERN di Ginevra… Ma di che tipo di anomalia si tratta? Abbiamo chiesto a un nostro amico, Simone, che studia Fisica Teorica all’università di Torino qualche delucidazione, ed eccovi la sua attenta disamina!

Al CERN si effettuano esperimenti attraverso il più grande acceleratore di particelle al mondo, per studiare la fisica delle particelle elementari, i costituenti della materia a livello subatomico. Esiste un modello teorico chiamato “Modello Standard” (MS) che descrive questi comportamenti; il modello è supertestato, probabilmente la teoria fisica più confermata della storia. Nel MS sono descritte 3 delle 4 forze fondamentali della natura: la forza elettromagnetica, la forza nucleare debole e la forza nucleare forte (la quarta forza è la gravità e non è ancora spiegata a livello microscopico).

Questo modello è stato costruito in decenni di lavori da parte di fisici teorici e sperimentali e le ultime conferme sono arrivate con l’acclamata scoperta del Bosone di Higgs. Ma il MS ha mosso i suoi primi passi molti anni fa, e tra i suoi padri fondatori troviamo l’italiano Enrico Fermi. Fermi è stato il primo a descrivere la forza nucleare debole, la forza che è responsabile della radioattività degli elementi chimici. Ha iniziato a studiare le particelle che interagiscono con questo tipo di forza, in particolare i leptoni tra cui troviamo il ben noto elettrone e i suoi “cugini” più pesanti, ovvero il muone e il tauone, e gli sfuggenti neutrini, anch’essi di tre tipi. Tra le varie ipotesi che aveva utilizzato Fermi, troviamo la cosidetta “universalità leptonica”: si assume che tutte le 3 famiglie dei leptoni che abbiamo elencato prima, interagiscano nello stesso modo e con la stessa “intensità”.

Nel corso degli anni la descrizione della forza debole è stata ampliata, ma lo zoccolo duro creato da Fermi e le sue assunzioni rimanevano valide. Ma ora esaminando dei decadimenti di una particella chiamata “mesone B”, si è trovata un’anomalia nella universalità leptonica: dal decadimento vengono prodotti più tauoni rispetto a muoni, una situazione del tutto inattesa in caso di universalità perchè tutti i leptoni dovrebbero avere la stessa probabilità di essere prodotti. L’esperimento ha raggiunto una significatività di 4 sigma, significa che molto probabilmente ciò che è stato osservato non è una fluttuazione statistica, ma ci vogliono 5 sigma prima di annunciare una vera scoperta.

I fisici sapevano già da tempo che il MS non potrà funzionare in eterno, anzi attendevano con ansia notizie di una fisica “oltre il modello standard”. La violazione dell’universalità leptonica non era esattamente quello che ci si aspettava anche perché non contribuisce ad includere le più accrediatate teorie di fisica oltre il MS. Staremo a vedere se nel futuro la scoperta verrà confermata e in che modo i fisici la includeranno nei prossimi modelli teorici. Stay tuned!

-Simone

Commenti
  • Pasquale Tufano sì, i modelli sono delle semplificazioni, che man mano che si entra nel dettaglio mostrano che le semplificazioni vanno corrette se si vuole dare maggiore significativa a ciò che si afferma ..
  • Pasquale Tufano .. il punto è però un altro .. ed è inutile fare i vaghi .. perché la teoria della relatività generale dice una cosa a livello di macrocosmos e la teoria quantistica dice cosa diversa a livello di microcosmos?
  • Pasquale Tufano La teoria della relatività generale dice -in particolare- che la gravità è cosa che agisce -almeno come descrizione attuale- nel continuum .. VICEVERSA .. la FQ dice (con la quantizzazione degli enti) che le tre forze escluse quella gravitazionale .. ci sono le prove che per agire si appoggiano su alcune particelle dette a volte “mediatori” .. ma non è stato dimostrato (per ora) quale sarebbe la particella che consente la manifestazione della gravità ..
  • Pasquale Tufano inoltre si comincia a vedere che il modello standard non è il max per descrivere cosa succede a livello microsocopico .. a causa di alcune a-simmetrie che non erano prevedibili nell’ambito del modello standard che è la collezione di tutte le particelle (per ora) ipotizzabili di esistere ..
  • Pasquale Tufano va aggiunto anche che la teoria della relatività dice che le leggi agiscono allo stesso modo in ogni fattore di scala .. così ripete -il postulato- Daniele Sette sul suo testo di Fisica (pagina 217 Ed Veschi, Volume I):
    <<tutte le leggi della fisica devono essere le stesse (cioé rimanere invariate) per tutti gli osservatori in sistemi di riferimento inerziali.>>
  • Pasquale Tufano Ma non si riesce (per ora) a descrivere la gravitazione con sufficienti prove sperimentali a livello di fisica sub atomica .. e quindi non è possibile (allo stato attuale) la unificazione della teoria delle relatività e della FQ
  • Pasquale Tufano E qui espongo la mia teoria degli “UNIVERSI ADIACENTI”: come è noto ogni sistema fisico ha degli stati detti stati limite. Ad esempio uno stato limite dell’acqua liquida è il ghiaccio, oppure quando passa dalla fase liquida alla fase vapore.
  • Pasquale Tufano E’ anche noto che la stessa acqua si comporta in modo _diverso_ quando è ghiacchio, oppure è liquida, oppure è vapore!
  • Pasquale Tufano Cioé ad esempio come ghiaccio risente della gravità galleggiando sull’acqua liquida, oppure come vapore evapora anziché solamente galleggiare!
  • Pasquale Tufano E questo -allora- il caso che sono mutate le leggi? no .. è mutato quello che il matematico Cauchy chiama .. condizioni al contorno ..
  • Pasquale Tufano Sia noto, infatti, che la soluzione di un sistema di equazioni ha delle soluzioni che -quando esistono- dipendono dallo “status”, ossia della condizioni specifiche di ciò che si esamina! .. questo è detto esame delle condizioni al contorno e ciò introduce dei vincoli anche nel modello matematico delle soluzioni del sistema ..
  • Pasquale Tufano Ora il vincolo che -per ora- non si vuole esaminare è il concetto che nella osservazione dei buchi neri è invece accettato .. cioé il concetto di “orizzonte degli eventi”
  • Pasquale Tufano Quando un sistema è in un suo stato limite, o se vogliamo chiamarlo in altro modo lo potremo anche chiamare “stato non lineare o non linearizzabile nel continuum, quindi circa quantico” .. o ancora lo potremmo chiamarle stato di saturazione perché prossimo ad una singolarità matematica .. (continua)
  • Pasquale Tufano Allora .. in tali condizioni limite .. la materia si comporta in modo diverso NON perché NON rispetta (nota bene: doppia negazione si annulla) le leggi universali .. ma perché sono diverse le condizioni al contorno!
  • Pasquale Tufano Quindi è lapalissiano che sul confine del nostro universo tracciato dalla impossibilità di superare la velocità della luce si crea
    A) un “orizzonte degli eventi” oltre il quale non possiamo osservare cosa succede se rimaniamo nel nostro universo!
  • Pasquale Tufano Analogamente è lapalissiano che se andiamo nella condizione
    B) “planetario del microcosmos” che per ora osserviamo solo come spaccatori di pietre .. ossia spezzando la materia grazie a collissioni che la frantumano in pezzetti sempre più piccoli -ne segue- che non possiamo osservare le condizioni specifiche (al contorno) che mutano non la forma generale delle leggi, ma la loro dipendenza dal mutato contesto! .. infatti servirebbe non spaccare la materia e vedere dalla esplosione delle parti il comportamento, ma il comportamento nel suo stato di equilibrio sub atomico ..
  • Pasquale Tufano Servono quindi modelli di ordine superiore al concetto sia di continuum e sia di quantum Emoticon smile
  • Pasquale Tufano Entrambe questi modelli hanno infatti dei punti deboli .. il continuum -se lo esaminiamo in dettaglio- ha il punto debole della descrizione del reale in ogni punto .. ma ciò non è attinente al reale .. perché il reale per evolvere non agisce così ma in modo circa quantico .. si pensi ad esempio al moto di un braccio robotico che non ha un posizionamento con precisione di delta piccolo a piacere come è nel posizionamento matematico del continuum
  • Pasquale Tufano La teoria quantistica, invece, ha il problema opposto: se da un lato è più precisa di un modello del continuum su scala sub atomica perché la materia non è distribuita in modo uniforme neanche a livello di macro cosmos come non è distribuita in modo uniforme neanche come stelle e galassie .. da un altro lato erra (fallisce, ossia è imprecisa) quando propone quantizzazione con l’accetta, cioé nette, senza la considerazione delle evoluzioni tra due stati adiacenti che siano atomici, cellulari, galattici, o di universi adiacenti.
  • Pasquale Tufano Quindi è vero che la gravitazione agisce anche a livello microscopico tra le particelle sub atomiche! .. ma è un errore pretendere che le macrostrutture che la materia forma non abbiano leggi che regolano un ambito compartimentato come il nostro universo con la interazione anche a livello di scala di macro sistemi.
  • Pasquale Tufano e sul livello di scala di macro sistemi si può -allora- senzaltro usare la teoria della relatività generale che agisce come se il reale fosse un continuum! .. poiché la composizione degli enti componenti è talmente infimo da non essere rilevante discriminare nella quantizzazione.
  • Pasquale Tufano Tutto questo ragionamento, utile nell’ambito della teoria dei modelli, però ci porta su un binario morto delle recenti scoperte rispetto al fatto della diagnosi che la maggior parte della materia/energia non la misuriamo direttamente nel cosmos, (si stima intorno al 90% della materia energia totale), ma solo per gli effetti indiretti nella deformazione nel cammino della luce che ci giunge dalle profondità del cosmos
  • Pasquale Tufano Ossia dove è la materia/energia oscura?
  • Pasquale Tufano Come questo fatto della impossibilità di misurarla si relaziona con la nostra ignoranza di un modello del micro cosmos? .. le due cose sono relazionate? .. se se sì .. come ?
  • Pasquale Tufano Secondo la opinione oggi dominante i due fatti appena citati sarebbero relazionati, e quindi si cerca una particella responsabile della massa per ogni ente .. e la associata interpretazione che consentirebbe anche la unificazione della teoria quantistica e della FQ .. spesso questa unificazione è detta “teoria del tutto” ..
  • Pasquale Tufano Se volete la mia opinione (per chi abbia avuto la pazienza di leggere questo mio monologo che però cerca le Vs intelligenze) la mia idea è che serve capire dove vanno a finire le galassie che si osservano in accelerazione e che siano prossime alla velocità della luce ..
  • Pasquale Tufano Se fosse vero che noi quanto un corpo si approssima alla velocità della luce lo cominciamo a percepire (misurare) come se si stesse trasformando in energia (secondo e=mc^2) e quindi perdesse di massa e non violerebbe in tal modo le equazioni di Lorentz -> ne seguirebbe non solo che gli enti possono raggiungere la velocità della luce .. ma che in tale status sarebbero in un loro stato di quiete .. dicesi stato di quiete un ente su cui non agiscono forze esterne e che viaggia quindi a velocità costante..
  • Pasquale Tufano Che la materia possa raggiungere la velocità della luce -del resto- ne abbiamo almeno una prova sperimentale! accolta dalla comunità scientifica internazionale .. infatti nel collasso (per forza gravitazionale e sulle stelle) di due atomi di deuterio vi è una “massa eccedente” quella che serve per trasformarsi nella fusione di deuterio+deuterio=elio + energia(ex massa eccedente), dove l’elio è l’unione delle due particelle di deuterio ma la massa eccedente si è trasformata in energia
  • Pasquale Tufano Ci dovremmo chiedere “come si è trasformata quella massa in energia?” visto che è ciò che misuriamo!
  • Pasquale Tufano La mia ipotesi è che abbia avuto “la massa eccedente” una accelerazione che l’ha portata prossima a c fino a raggiungere c e in quella condizione la rileviamo come se non avesse massa, ma la misura è alterata dal fatto che viaggia sul limite dell’orizzonte degli eventi del nostro universo, una singolarità matematica anche presente nelle equazioni di Lorentz che mostra che lì siamo in uno stato saturato e non è applicabile un modello del continuum.
  • Pasquale Tufano Se il mio modello fosse vero .. cosa accadrebbe ad un intera galassia che fosse prossima a c, e poi raggiungesse e superasse c, visto che le galassie è stato misurato che sono in accelerazione?
  • Pasquale Tufano Scomparirebbe dal nostro orizzonte degli eventi ..
  • Pasquale Tufano Ciò non significa che scomparirebbe in assoluto ogni galassia che prima raggiunge c e poi supera c (c è la velocità della luce, naturalmente) ma sarebbe in un “UNIVERSO ADIACENTE” che potrebbe essere raggiunto con la stessa tecnica di come ci vanno a finire le galassie se si ponesse che la accelerazione sia a=g, ossia la accelerazione che ogni essere vivente sente come forza di gravità (da cui g è la costante gravitazionale) fosse applicabile per un tempo sufficiente (dai mie calcoli circa 1 anno).
  • Pasquale Tufano Quindi questa è la soluzione di dove cercare il 90% della materia/energia oscura che i fisici non riescono a collocare dove sia ..
  • Pasquale Tufano Inoltre i concetti introdotti ci consentono di introdurre un nuovo modello per il comportamento della materia sub atomica .. infatti a livello atomico e su atomico siamo sulla linea di confine di un nuovo stato saturato, cioé non lineare, e non è possibile estrarre il comportamento gravitazionale della materia sub atomica semplicemente facendo scontrare ad energie sempre maggiori, salvo che non si crei un micro buco nero! ossia quella condizione che è la prova provata che la energia -anche a quel livello di scala- tende a creare un nuovo orizzonte degli eventi dove neanche la luce può sfuggire perché le forze gravitazionali divengono prevalenti ANCHE rispetto alla diffusione della luce laddove la compressione superi una soglia limite di status di saturazione
  • Pasquale Tufano Necessita quindi che dica due parole anche sulla mia teoria di come agisce l’orizzonte degli eventi quando il fattore di scala è una stella che collassa a un buco nero Emoticon smile
  • Pasquale Tufano Da quello che ho detto finora, ne segue che, la linea di confine è netta solo rispetto al valore di c, ma non è uno stato di transizione perfettamente quantico, ossia senza uno stato di transizione. VICEVERSA lo stato di transizione esiste poiché se è vero che la forza di gravitazione tende ad acchiappare persino i fotoni .. è vero anche che .. man mano che aumenta la massa del buco nero la dinamica della fusione crea nuovi fotoni! .. e quindi i fotoni divengono sempre più numerosi e ciò può portare che alcuni fotoni contengano una energia cinetica maggiore della energia sviluppata per forza di attrazione gravitazionale, almeno nelle fluttuazioni di assestamento tra assorbimento di materia e generazione di emissione fotonica associata ai fenomeni di fusione.
  • Pasquale Tufano Osservando questi fenomeni a livello di collisione di particelle sub atomiche .. https://it.wikipedia.org/wiki/CERN una delle cose che potrà essere dimostrata è se la energia di collisione è sufficiente a creare dei micro buchi neri e a studiarne la dinamica a livello di scala sub atomica ..

    L’Organizzazione europea per la ricerca nucleare (in inglese European Organization for Nuclear Research, in francese Conseil européen pour la recherche nucléaire), comunemente conosciuta con la sigla CERN, è il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle. Si trova al confine tra Svizz…
    IT.WIKIPEDIA.ORG
  • Pasquale Tufano Ne potranno anche venire delle ipotesi di quante dimensioni creano le equazioni matematiche che creano quella dinamica .. e quindi quanti “UNIVERSI ADIACENTI” agiscono sul nostro universo affinché sia abbastanza verosimile la descrizione avendo introdotto delle semplificazioni sul numero di universi adiacenti Emoticon smile
  • Pasquale Tufano Immaginate infatti _noi_ come una ombra a due dimensioni creata (l’ombra) da un corpo solido (ossia l’unione di tutti i multiversi) che non vediamo (perché è in un “UNIVERSO ADIACENTE”, come concetto, ma in realtà l’unione, la collezione di più multiversi) ma che pure -però- forma la ombra che misuriamo.
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