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       di  Antonino Arcoraci

Lo ha svolto il Dott. Davide Costanzo, catanzarese di origine, oggi responsabile del gruppo di Fisica delle Particelle presso l’Università di Sheffield con la carica di chair del Collaboration Board di ATLAS,un organo che unisce i responsabili dei gruppi che lavorano sull’esperimento nei 177 istituti distribuiti in 40 paesi.

       Con un linguaggio limpido e facile, da esperto, lo ha spiegato partendo dalla storia e, a seguire, parlando dell’atomo, della nuova tavola periodica, facendo vedere gli strumenti LHC e ATLS fino a portarci nel futuro.

       Siamo stati tutti attentissimi. Incuriositi e ammirati, lo abbiamo seguito al punto di chiedergli un riassunto della sua ampia relazione documentatissima di immagini. Mi piace diffonderla con la nostra Rivista per farla conoscere a tutti i soci della FEDERSPeV e per digli grazie per quanto ha detto e fatto.

       Inserisco quanto mi ha mandato e penso di fare cosa gradita.

       “Fisica delle particelle….Come studiare di cosa siamo fatti.

       Questa presentazione affronta la domanda fondamentale che gli esseri umani si pongono da quando hanno iniziato a ragionare: “Di cosa è fatto il mondo intorno a noi?”. La sua composizione fondamentale richiede strumenti sempre più potenti per essere compresa.

Il quadro storico

       Il percorso per comprendere la materia è stato lungo. Democrito (400 a.C.): propose che la realtà fosse composta da particelle indivisibili chiamate “atomi”. Successivamente la teoria dei quattro elementi di Aristotele, ha soppiantato la teoria di Democrito e fu dimenticata per oltre 2000 anni. I quattro elementi (fuoco, aria, acqua, terra) formavano, secondo Aristotele, la base per comprendere il mondo. In più un quinto, l’etere, serviva per tenere le stelle nella loro posizione in cielo. La teoria dei quattro elementi fu utilizzata anche nella medicina di Ippocrate per spiegare le nostre malattie.

       Nel 1869 Mendeleev organizzò gli elementi chimici conosciuti nella Tavola Periodica, creando una nuova metodologia scientifica per comprendere la materia intorno a noi.

L’atomo e la nuova tavola periodica

       Utilizzando l’esperimento di Geiger-Marsden-Rutherford (1913), che bombardava nuclei d’oro con particelle alfa, si scoprì che l’atomo ha un nucleo centrale con elettroni intorno. Questo diede inizio allo studio della fisica tramite collisioni di fasci di particelle su un bersaglio.

       Aumentando l’energia delle particelle usate per bombardare materiali, esperimenti come quelli allo Stanford Linear Collider (1970) “frantumarono” protoni e neutroni, portando alla scoperta dei quarks.

Negli ultimi decenni le particelle fondamentali sono state descritte dal Modello Standard che è la “nuova tavola periodica” che descrive la materia intorno a noi. Il Modello Standard spiega che l’Universo è fatto di particelle come i quark (i protoni sono fatti di quark “up” e “down”) e i bosoni, che agiscono come “particelle di forza” tenendo tutto legato. La teoria include anche l’esistenza dell’anti-materia, come il positrone (l’anti-elettrone).

Gli strumenti LHC e ATLAS

       Lo studio del Modello Standard e della fisica delle particelle prosegue con l’utilizzo di “microscopi” sempre più potenti, facendo scontrare protoni ad alta energia al Large Hadron Collider del CERN nei pressi di Ginevra.

Il Large Hadron Collider con una circonferenza di 27 km è lo strumento più potente costruito al mondo e continua a spingere i limiti della conoscenza nella fisica fondamentale.

       Una delle domande centrali del Modello Standard è perché le particelle hanno masse diverse. La risposta è il Bosone di Higgs, che è stato scoperto e annunciato il 4 luglio 2012. Le sue proprietà continuano ad essere misurate a più di 10 anni di distanza.

       Il bosone di Higgs attribuisce massa alle altre particelle creando un’energia quando queste particelle si muovono nel suo campo. Un’analogia usata è un “cocktail party” per spiegare il meccanismo: la massa di una particella (l’importanza di una persona) è determinata da come interagisce con il “campo” di Higgs (la folla nella stanza).

       Il futuro

       Il Large Hadron Collider verrà spento nel 2041. È attualmente in discussione il suo successore, il Future Circular Collider (FCC). Si tratterebbe di un anello di 90 km che potrebbe iniziare a operare prima del 2050 e funzionare fino al 2090.

  Davide Costanzo, University of Sheffield / ATLAS Experiment”.