LHCB, Buchi neri e Big Bang

[markos]

Buchi neri e Big Bang in laboratorio
Una lettera di Alfonso De Vito *

Nella mia prestigiosa veste di ex-studente di fisica (non laureato...) molti compagni mi chiedono consigli sui comportamenti da adottare in caso di fine del Mondo causata dall'esperimento che parte domani, 10 settembre, al Cern di Ginevra.
Un simpatico martellamento di coglioni, cosicché ho deciso di documentarmi un minimo sulle caratteristiche di questo esperimento e proporvene una piccola sintesi. Certo qualcuno obietterà che la mail arriva troppo tardi e che, nel momento in cui la legge, il 'terribile pericolo' sarà eventualmente già passato! Almeno rispetto a questo però
si sbaglia: se rischi ci sono non è affatto detto che si concretizzino domani. Anzi! Il 10 settembre semplicemente i flussi di particelle (protoni) cominceranno a percorrere l'acceleratore nei due sensi, mentre al momento già lo percorrono in uno. Bisognerà stabilizzare il controllo di questi flussi e solo fra qualche mese cominceranno gli eventi (le collisioni) statisticamente più interessanti. Quindi si potrebbe dire che il pericolo maggiore ci sarà allora... Va beh.
Andiamo al sodo.
1) Di che si tratta: è un acceleratore di particelle, un gigantesco anello con diametro di 27 kilometri messo sottoterra e costruito in dieci anni (per chi si interessa di queste sottigliezze è costato 6 miliardi di euro...). Non è certo il primo acceleratore ad anello della storia! Negli acceleratori le particelle cariche vengono accelerate coi campi elettrici e fatte girare (senza perdere velocita') coi campi magnetici. Cosìcchè si creano dei fasci circolari con particelle di energia sempre maggiore. Il nuovo acceleratore (si chiama LHC) è semplicemente più grande e capace di accelerare maggiormente le particelle di quelli già esistenti (una corsa megalomane che procede da un pò). Con LHC i fasci di protoni raggiungono velocità molto prossime a quella della luce. Maggiore è l'energia con cui avvengono gli urti, maggiore, per la teoria dei quanti e della relatività, è la possibilità di 'creare' particelle che non si creano a energie inferiori. In Lhc i protoni arriveranno a un'energia di 14 Tev, che più o meno è quella di una zanzara in volo... ma concentrata in uno spazio di miliardi di volte più piccolo. Questa concentrazione di energia permette di osservaqre il fenomeno previsto dalla Relatività generale, cioè gli scambi (o se volete le trasformazioni) di energia e materia. Inoltre al crescere dell'energia si possono scandagliare dimensioni più piccole della materia, come con dei microscopi più potenti. Sono cose che avvengono già negli altri acceleratori, ma pare che Lhc porterà a energie 7 volte maggiori del più potente acceleratore attuale. Altro avanzamento di LHC rispetto a quelli già esistenti è che cresce la 'luminosità', cioè il numero (milioni) di collisioni (eventi) al secondo. Perciò cresce anche la possibilità di osservare eventi che secondo la teoria esistono ma sono più improbabili

2) La fine del mondo...: in genere quando si organizzano esperimenti nuovi il CERN prevede una commissione tecnica di scienziati indipendenti ( o pseudo- tali) per analizzare rischi di impatto ambientale. A maggior ragione per gli esperimenti nuovi e di grande fama, perchè deve inevitabilmente fare i conti con tutti quelli che vi si vogliono fare pubblicità sopra... La Commissione tecnica questa volta si chiama LSAG e chi è interessato ad approfondire può recuperare la loro relazione. In sintesi estrema l'argomento principale che utilizzano per smentire tutte le ipotesi nefaste, anche le più fantasiose, è che 'non è mai successo'! Infatti urti tra particelle così energetiche non avverranno certo per la prima volta nell'acceleratore LHC, ma avvengono in gran numero quotidianamente. Queste particelle così energetiche (anche più energetiche) si trovano infatti nei raggi cosmici che quotidianamente attraversano la Terra e gli altri corpi celesti. Tanto che alcuni modelli di rivelatori studiano proprio l'impatto di questi raggi con la Terra approfittando degli esperimenti che gratuitamente la natura ci offre (è capitato perfino a me di farne uno. Una palla interminabile).
In tutto l'universo si producono ogni istante almeno 10.000 miliardi di vicende come quelle che avvengono in LHC. Tantissime coinvolgono corpi celesti come la Terra e tanti altri, osservati dagli astronomi ormai da secoli. E non si è mai visto alcun evento catastrofico in conseguenza di questi eventi. Questi corpi celesti esistono ancora...LHC non produce eventi mai verificati, semplicemente ne produce una grandissima quantità convogliata in prossimità dei rivelatori di particelle che servono a studiare gli eventi. quindi concretamente permette di 'osservare e registrare' un enorme quantità di eventi a quelle energie rispetto a quanto è possibile normalmente.Questo dunque l'argomento principe contro le paure. Nel dettaglio comunque le varie cassandre prevedono:

a) Il pericolo di creare 'buchi neri microscopici' che poi si ingrandirebbero 'mangiando il pianeta'... Ora gli unici buchi neri veramente osservati sono quelli macroscopici generati nel cosmo dal collasso di stelle spente (cioè che hanno finito la benzina trasformando tutto l'idrogeno in elio) che abbiano però una massa abbastanza più grande di quella del nostro sole. Da questo collasso si
crea un condensato di materia così denso che nemmeno la luce (che secondo la relatività generale è deviata dalla presenza della massa) può uscire. Questi buchi neri hanno un enorme forza attrattiva sugli oggetti vicini e funzionano come degli spazzini spaziali molto ecologici. La teoria della relatività esclude la possibilità che si creino dei 'micro-buchi neri' in un acceleratore come Lhc. Ci sono però altre teorie al momento non sperimentate che lo ipotizzano. Il ragionamento è complicato. Intuitivamente credo che ipotizzi che una densità di energia così alta possa trasformarsi in una densità di massa altrettanto alta e dar vità a un micro buco nero. Probabilmente i
ricercatori del Cern sperano anche di osservare qualcosa del genere per ispirare degli sviluppi teorici. Ma tutte queste teorie prevedono anche l'immediato decadimento del buco nero in altri accoppiamenti di massa e energia. La probabilità che un oggetto così microscopico cominci ad assorbire massa prima di decadere e ne assorba abbastanza per innescare un processo dominante rispetto al suo decadimento è più o meno simile alla probabilità che tutte i miliardi di molecole di un mobile di casa
nostra abbiano l'energia cinetica (distribuita in modo casuale) rivolta verso l'alto, così da vincere l'attrazione gravitazionale e permettere al mobile di sollevarsi da solo. Una roba teoricamente possibile ma che siamo sicuri non osserveremo mai ('perchè non l'abbiamo mai osservata'...). Ma l'esorcismo fondamentale a questa roba è sempre lo stesso: con tutte le particelle dei raggi cosmici che ad alta energia impattano quelle terrestri non si è mai vista la creazione di questo buco nero microscopico che non decade ecc. L'unica obiezione sensata è che se davvero esistessero buchi neri microscopici e stabili, quelli dei raggi cosmici sarebbero oggetti più veloci, quindi magari capaci di attraversare il pianeta senza avere il tempo di fare danni a differenza di quelli più lenti prodotti in LHC. Ora se questi ipotetici buchi neri sono oggetti carichi questa obiezione è sicuramente falsa, perchè anche i buchi neri prodotti dai raggi cosmici sarebbero frenati dalle particelle cariche della Terra. Se sono neutri l'obiezione è un pò più fondata, ma ci sono grandi corpi celesti, molto più grandi della terra, come le stelle di neutroni o le nane bianche, che pure vengono colpiti
dai raggi cosmici in continuazione e hanno la massa per frenare tutto, ma pure in questo caso non è mai accaduto di vederli inghiottire da un buco nero nato al loro interno...

b) La possibilità che si creino monopoli magnetici. E' un'ipotesi del tutto speculativa. I monopoli magnetici non sono mai stati osservati (noi osserviamo sempre dipoli, come le calamite). In pura teoria potrebbero causare il decadimento del protone e quindi 'mangiarsi la materia' nel senso di far decadere gli atomi che sono composti da protoni. Ma anche qui la durevole esistenza della terra e degli altri corpi celesti, pur bombardati quotidianamente da particelle molto energetiche tramite i raggi cosmici, non pare compatibile con questi effetti..

c) 'La bolla di vuoto': Ci sono teorie speculative (altrimenti dette anche seghe mentali... ma a volte qualcuna ci azzecca) che dicono che l'Universo oggi non sarebbe nel suo 'stato fondamentale'. Lo stato fondamentale è quello di maggior equilibrio dell'energia. E' perciò lo stato a cui un sistema tende una volta messo fuori equilibrio (pensate a una pallina sulle montagne russe. Magari sta in equilibrio su una cima, ma se la muovi un attimo va a valle, dove invece il suo equilibrio è stabile. La valle è il suo 'stato fondamentale'). Perciò gli esperimenti del Lhc potrebbero provocare una oscillazione dopo di che l'Universo si mette in moto verso uno stato fondamentale differente in cui magari noi non esistiamo... E' la teoria della 'bolla di vuoto' di cui non so un cazzo. Ma mi pare che anche qui vale l'obiezione fondamentale: perchè
non accade mai nei miliardi di urti energetici di ogni giorno e dovrebbe avvenire in Lhc?!

d) La possibilità di creare 'materia strana', cioè che ha una composizione anomala di quark (all'oggi le particelle fondamentali) rispetto alla materia ordinaria. E che questa materia strana cominci a interagire con quella ordinaria. Sono aspetti teorici di cui non so quasi niente, ma da quello che ho trovato in giro, ci sarebbero acceleratori ( in particolare uno che si chiama RHIC), dove per il tipo di particelle usate, la possibilità di creare 'materia strana' doveva essere più concreta che in Lhc, ma funziona da otto anni e non è stata mai osservata. Per la 'materia strana' le condizioni principali non sono le alte energie, che è l'unico significativo progresso di Lhc rispetto agli altri acceleratori. Quindi temo proprio che questo cazzo di mondo continuerà... anche se... uno può dire che non si può essere mai sicuri di niente quando fai qualcosa che non hai mai fatto, quando concentri gli eventi in maniera statisticamente così significativa in pochissimo tempo; o magari ricordarsi la riflessione di Hume contro la scienza deduttiva, quando ci dice che 'il fatto che il sole sia sempre sorto non significa che lo farà anche domani', il che potrebbe essere l'unica critica sensata all'osservazione principe che non stiamo facendo niente di nuovo. Oppure appendersi alla famosa profezia di Nostradamus 'Fuggite, fuggite da Ginevra, Saturno cambierà l'oro in ferro'. Considerando che siamo a Ginevra e che il bombardamento tra particelle nucleari è l'unica cosa che produce transizioni della materia... Va buoh, alla fine se il mondo finisce almeno ci togliamo un sacco di pensieri e di assemblee... Mi sembra però molto più interessante (già che ci siamo) andare a quello che davvero si aspettano i ricercatori da questo esperimento, quello che dovrebbe giustificare una spesa di questo tipo: I fasci di particelle si incrociano in 4 punti in cui sono posti 4 rilevatori che
corrispondono a altrettanti esperimenti finalizzati a studiare aspetti diversi:

1) I rivelatori chiamati 'Atlas' e 'Cms' cercheranno l'eventuale produzione a quelle energie del (oppure 'dei') 'bosone di Higgs'. Si tratta di una particella fondamentale per l'attuale 'modello standard' delle particelle fondamentali che tenta di unificare in un'unica teoria le principali forze conosciute in natura (elettromagnetismo, gravità, interazione nucleare forte e debole).
Questa particella sarebbe quella responsabile di aver assegnato le diverse masse alla materia ordinaria. Cioè elettrone o protone o neutrone hanno massa diversa in virtù di una diversa intensità di interazione col bosone di Higgs. Finora questa particella non è mai stata osservata. Se non avvenisse neanche stavolta, la teoria standard
prenderebbe a scricchiolare ancor più di quanto già non fà. In effetti molti si augurano ovviamente di osservare cose inaspettate che diano nuovi indizi. Perchè ci sono molte teorie che aspirano a superare la teoria standard, ma al momento senza altre evidenze sperimentali è difficile fare passi avanti. Dentro il lavoro che fanno Atlas e Cms potrebbe finire anche la rivelazione di particelle 'supersimmetriche'.
Esistono teorie, formalmente molto coerenti, che studiano le cosiddette 'supersimmetrie' e prevedono l'esistenza di partner super-simmetrici delle particelle ordinarie. Alcune di queste speciali particelle, le più leggere secondo la teoria, potrebbero essere prodotte da collisioni come quelle di Lhc. Anche queste particelle non sono mai state osservate e non sono osservabili dai nostri normali meccanismi di rilevazione. Perciò si ipotizza che siano il componente di quella 'materia oscura' (nel senso di non visibile ai nostri strumenti) che dovrebbe trovarsi nello spazio per spiegare con la sua forza di gravità perchè tutta una serie di galassie non si scompongono ma viaggiano compatte. Ma magari tutta sta roba non esiste e la materia oscura è solo la pezza a colori per una teoria della gravitazione universale non adeguata all'evoluzione reale del cosmo.Inoltre nessuno può escludere che osservare così tanti eventi a queste energie faccia osservare nuovi componenti ancor più piccoli della materia (anche se questo gioco ha cominciato a stufare molti, perchè prima le particelle più piccole erano gli atomi, poi protoni elettroni ecc, poi i quark...) oppure nuove interazioni di forze oltre quelle già studiate, che magari agiscono a dimensioni ancora più piccole.Su qualche articolo di giornale si è anche accennato alle 6 dimensioni spaziali in più oltre le tre che normalmente conosciamo, previste dalla cosiddetta 'teoria delle stringhe' usata per descrivere il mondo delle particelle elementari. Si tratta di una teoria abbastanza complicata. Comunque sarebbero dimensioni estremamente piccole e perciò non apparterrebbero all'esperienza umana, ma forse potrebbero essere rilevate a livello
microscopico (sempre che abbiano una reale esistenza fisica). Pare però dfficile che da esperimenti come Lhc escano informazioni utili su questo.

2) Gli altri due rilevatori'è il rilevatore 'Lhcb' che è un rilevatore connesso a un esperimento concepito per studiare le eventuali asimmetrie nel rapporto tra particelle di materia e antimateria prodotte dagli urti creati nell'accelleratore. In natura per ogni particella c'è un antiparticella quasi del tutto simile ma con delle proprieta opposte (come la carica elettrica o altre). Ad esempio c'è il protone e l'antiprotone. Quando una particella e un antiparticella si incontrano, si annichiliscono trasformandosi in
energia. Quindi il nostro mondo non esisterebbe se non ci fosse una oggettiva sovrabbondanza della quantità di materia rispetto all'antimateria. Però finora non si conoscono spiegazioni per questa asimmetria.Infine 'Alice' è un rilevatore per uno specifico esperimento in cui si faranno scontrare nell'acceleratore nuclei pesanti di atomi
di piombo. Servirà a creare un plasma di 'quark e gluoni' (sono tra le particelle fondamentali costituenti la materia) che dovrebbe ricreare i famori primi 20-30 microsecondi dopo il Big Bang da cui secondo la teoria egemone è nato l'universo attuale. Per osservare quello che succede. E' la cosa che ha avuto più risalto sulla stampa: 'l'osservazione (ipotetica) della nascita del mondo'.

3) Infine c'è una roba che non c'entra col merito dell'esperimento, piuttosto con la tecnologia di contorno. Ma che secondo me condizionerà il futuro forse più dei risultati dell'esperimento stesso... (come spesso accade) L'esperimento produrrà un flusso di centinaia di megabyte di dati al secondo. Per cui si è approntata una tecnologia di interazione tra i computer chiamata GRID che già ora permette di trasferire al Cern e gestire più di 100 Gigabyte di dati al secondo. Migliaia di volte più veloce di qualsiasi Adsl!! Se pensiamo che al di là dei miti, internet è nata al Cern, forse internet2, una rete straordinariamente più performante nelle interazioni col mondo e con l'umano, sta nascendo adesso (dipenderà, immagino, dai costi di trasferimento di questa tecnologia su grande scala di distribuzione).

* attivista delle reti sociali di Napoli


http://www.contropiano.org/Documenti...8BuchiNeri.htm

[cyber81]

http://canzonilibere.altervista.org/...bblica.it.html

[LeoGanja]

Grazie mille Markos

[due_calzini]

Ottimo, chiarisce molte cose.
Io sono stato all'accelleratore di Grenoble lo scorso febbraio. E' tutto stra-professionale, controllato, in regola. Queste cose sono lontanissime dalle cose "all'italiana" che siamo abituati a vedere, non si lascia nulla al caso.

Quello che mi chiedo, sotto tutto questo polverone, perchè il Papa non ha detto nulla? lui,che ha il filo diretto con "burattinaio", dovrebbe avere le carte in regola per dire la sua su questione del genere "inizio o fine del mondo" e "particella di dio"....

[catartica]

Ottimo, chiarisce molte cose.
Io sono stato all'accelleratore di Grenoble lo scorso febbraio. E' tutto stra-professionale, controllato, in regola. Queste cose sono lontanissime dalle cose "all'italiana" che siamo abituati a vedere, non si lascia nulla al caso.

Quello che mi chiedo, sotto tutto questo polverone, perchè il Papa non ha detto nulla? lui,che ha il filo diretto con "burattinaio", dovrebbe avere le carte in regola per dire la sua su questione del genere "inizio o fine del mondo" e "particella di dio"....

E' troppo impegnato ad occuparsi dei nostri uteri ed a parlare di come la Chiesa deve influenzare la politica italiana

[Defender]

Insomma, per fortuna la scienza democratica ha respinto il pericolo della reazione fascista, a quanto pare.

[Grifo]

Buchi neri e Big Bang in laboratorio
Una lettera di Alfonso De Vito *

Nella mia prestigiosa veste di ex-studente di fisica...

Bell'intervento, chiaro e conciso.