di Chiara Palmerini

Atre mesi da quando i neutrini (alzi la mano chi li aveva già sentiti nominare) sono diventati notizia da prima pagina, la calma è tornata nei laboratori del Gran Sasso, destinazione finale delle particelle provenienti dal Cern di Ginevra a una velocità, così pare, superiore a quella della luce. E gli scienziati della collaborazione Opera, che lo scorso 23 settembre hanno lavorato all’esperimento di fisica diventato così famoso che può capitare di sentirne discutere al bar, non sono più assediati da giornalisti e telecamere di tutto il mondo. Però devono ancora superare la parte più difficile dell’esame, quella dei colleghi. Continua

E’ la particella più sfuggente e al contempo la più importante che ci sia. Trovare o anche solo riuscire a dimostrare che esiste il bosone di Higgs, fornirebbe la prova della bontà del “modello standard”, la teoria che spiega come è fatto il cosmo, quali sono le particelle che lo compongono e quali le forze che lo fanno funzionare. Gli scienziati che lavorano al Large Hadron Collider in due diversi progetti (Atlas e CMS) hanno presentato oggi i risultati dei loro esperimenti. Non hanno ancora trovato la “particella di Dio”, ma hanno individuato la sua massa nell’intervallo di energia compreso fra 124 e 126 miliardi di elettronvolt (GeV), ciascuno con uno scarto compreso fra 2,5 e 3 deviazioni standard. C’è ancora un margine di errore, anche se molto ridotto. Continua

Nella teoria della relatività ristretta elaborata da Albert Einstein la velocità della luce rappresenta una costante che non può essere superata. Ma la notizia che arriva oggi dai laboratori del Gran Sasso sembra far traballare questo caposaldo della fisica. La velocità della luce è infatti stata superata dai neutrini (particelle elementari), che sono più veloci della luce di circa 60 nanosecondi. Continua

Capire il segreto della rottura della simmetria tra materia e antimateria, che è alla base del modello standard della fisica delle particelle, e forse superare questo modello e gettare le basi per la fisica di domani. Per far questo è necessario cominciare intrappolando per un tempo sufficientemente lungo delle particelle di antimateria per poterle studiare. I ricercatori del Cern, dopo 5 anni di lavoro, ci sono riusciti. Continua

Questa mattina un nuovo ostacolo sembrava voler impedire al Large Hadron Collider, l’acceleratore di particelle del Cern di Ginevra, di portare avanti il suo esperimento. Nella già accidentata storia dell’acceleratore, che ha fatto registrare più di una falsa partenza, giunge quindi quasi come una sorpresa la notizia che alla fine, superato l’ennesimo problema tecnico, sia stato oggi finalmente possibile ottenere le prime collisioni tra particelle a un’energia mai raggiunta finora.

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di Valerio Massimo Manfredi

Quello che colpisce di più in questo posto è la calma. Tutti appaiono tranquilli e rilassati. Uno si aspetta una tensione che si taglia con il coltello, il pensiero va alle ipotesi estreme uscite in questi ultimi giorni: la macchina che sta cercando di impedire a se stessa di funzionare, la minaccia di un buco nero prodotto dal collisore che poi inghiottirà tutto il pianeta… La situazione è talmente tranquilla che se anche uno avesse avuto dei pensieri bizzarri se li fa passare subito. Tutto sotto controllo. Continua

L’acceleratore di particelle del Cern a Ginevra

Il Large Hadron Collider (LHC), l’acceleratore di particelle del CERN di Ginevra, attivato per la prima volta lo scorso settembre e spento poco giorni dopo per un guasto che lo rende attualmente inutilizzabile, è stato costruito, nel corso degli ultimi 10 anni, con l’obiettivo dichiarato di dimostrare l’esistenza del Bosone di Higgs.

Quella che è stata (fantasiosamente) definita la “particella di dio”, perché spiegherebbe come mai le particelle (e quindi tutto ciò che esiste nell’Universo) abbiano una massa, è l’ultima particella mancante nel modello Standard della fisica subnucleare. Nel 1995, infatti, due gruppi separati di scienziati del Fermilab, l’acceleratore americano situato nello stato di New York, hanno “trovato” l’altra particella mancante, il Top Quark.

Secondo gli scienziati, la scoperta del Bosone, la cui esistenza è stata ipotizzata dal fisico Peter Higgs negli anni ’60 e pare essere supportata da numerose teorie matematiche, sarebbe fondamentale per capire la struttura dell’Universo e spiegare come mai esistono la materia e l’energia oscura (che compongono la maggior parte dell’Universo). Per questo sono stati investiti miliardi di euro nella costruzione dell’LHC che, in teoria, dovrebbe essere talmente potente da accelerare (e far collidere) particelle più “pesanti” (gli adroni) che danno maggiori possibilità di scoprire il Bosone.

Pare però che gli scienziati del Fermilab, ottimizzando il vecchio acceleratore a loro disposizione, possano essere in grado di dimostrare l’esistenza del Bosone entro la fine del prossimo anno. Sarebbe una beffa per gli scienziati del CERN, che al momento stanno lavorando a pieno ritmo per riattivare l’LHC ma che probabilmente non riusciranno a effettuare i primi test fino alla fine del 2009.

Tutto dipende dalle effettive dimensioni del  Bosone. Secondo le teorie matematiche la particella mancante avrebbe una massa inclusa tra 184 e 114 GeV (GeV = Gigaelectron Volt: un protone ha una massa di 0,938 GeV). Gli ultimi test realizzati escludono una massa superiore ai 170 GeV ma, più vicina la massa del bosone è a 170 GeV, maggiori sono le possibilità di successo per Fermilab: un Bosone di 150 GeV potrebbe essere scoperto entro  la fine della prossima estate, mentre se la massa fosse intorno ai 120 GeV si andrebbe fino alla fine del 2010, con la possibilità per il CERN di rientrare in corsa.

Chiaramente non è una vera gara: molti degli scienziati che lavorano ai due esperimenti sull’acceleratore Tevatron di Fermilab (CDF e DZero) lavorano anche al CERN (e viceversa) e gli USA stessi hanno contribuito con oltre mezzo miliardo di dollari alla costruzione del centro europeo. Se il Bosone venisse individuato da Fermilab, inoltre, la scoperta dovrebbe comunque essere confermata da un altro esperimento indipendente.

Il CERN, che, attraverso gli esperimenti ATALS, CMS, ALICE e LHCb, rappresenta un gigantesco salto in avanti in questo campo dal punto di vista tecnologico, sarà il centro globale della ricerca sulla fisica subnucleare nei decenni a venire e potrebbe poi utilizzare la scoperta del Bosone per portare avanti nuovi esperimenti e studi nel campo della materia e dell’energia oscura.

Altre discussioni impazzano su quanto sia realmente necessario individuare questa particella elusiva, la cui esistenza è stata teorizzata ma mai dimostrata nonostante decenni di costosissime ricerche. Grazie al Bosone, si potrebbero spiegare le teorie relative al Big Bang e all’energia oscura, mentre se la sua esistenza dovesse essere esclusa, tutta la fisica subnucleare moderna andrebbe rivista. Le applicazioni pratiche di questa scoperta sono difficili da immaginare ma, oltre a rappresentare uno dei più ambiziosi progetti di collaborazione internazionale, il CERN ha comunque già offerto molti contributi al mondo moderno in termini di tecnologie, dallo sviluppo dei supporti ottici (CD) a quello di Internet e del GRID (distributed computing).

L’acceleratore di particelle del Cern a Ginevra

Il Cern continua a fare notizia. Questa volta non per via dei suoi esperimenti, che riprenderanno solo a partire dalla prossima primavera. Sotto i riflettori è finito ora il mega-apparato informatico del centro ginevrino, il Worldwide Lhc Computing Grid, inaugurato la scorsa settimana nella capitale Svizzera. Un sistema distribuito composto da oltre 140 centri di calcolo spalmati in 33 Paesi che avrà il compito di analizzare l’enorme quantità di dati del Large Hadron Collider (Lhc) quando rientrerà in funzione: circa 15 milioni di Gigabyte, tanti quanti possono essere contenuti in una torre di Cd alta 20 chilometri, vale a dire alta 60 volte la torre Eiffel. Il Cern ha in casa solo il 10% delle struture necessari per smaltire tale carico, il resto verrà affidato appunto alla “griglia” (o grid per chi mastica l’inglese); i dati provenienti dal Cern verranno in pratica smistati a 11 nodi di primo livello (fra cui anche quello del Cnaf di Bologna) e da questi redistribuiti ai centri di secondo livello. In Europa sono attivi 60.000 computer che fanno capo a 250 sedi di ricerca, negli Stati Uniti ce sono circa 30.000 e alcune migliaia sono in Asia, soprattutto a Taiwan, Giappone, Cina e Corea.

Difficilmente la rete costruita dal Cern potrà incappare in incidenti come quelli capitati all’interno del tunnel svizzero, considerato il severissimo rodaggio cui è stata sottoposta. Gruppi di biologi, genetisti, geologi e geofisici hanno messo a dura prova il sistema di grid computing del Cern nel corso dell’ultimo anno e mezzo. Con risultati molto incoraggianti, tanto da far sbilanciare i responsabili della struttura. “Le simulazioni che possono essere condotte con questi strumenti permettono di avere risultati scientifici che prima non erano possibili” ha commentato Ian Bird, capo-progetto del LHC computing grid, aggiungendo che un terzo dell’intera infrastruttura è stata creata per sperimentazioni al di fuori della fisica.

Ancora più entusiastico il commento di Wolfgang Von Ruden, direttore del dipartimento It del Cern, che ha paragonato l’impatto del nuovo gigantesco apparato informatico a quello di Internet: “Potremo usarlo da casa? Indirettamente sì. Grazie alla possibilità di avere elaborazioni rapidissime potremo andare per esempio dal nostro medico di base per avere una Tac”. In fondo neacnhe Tim Berners-Lee (il papà del World Wide Web, cresciuto guarda caso proprio fra le mura del Cern) aveva idea di come sarebbe diventata la Rete quando l’ha concepita.

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(ANSA)
Una terna tutta giapponese si è aggiudicata il Nobel per la Fisica. Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa si sono aggiudicati il premio insieme a Yoichiro Nambu (naturalizzato cittadino statunitense).
Nambu è stato premiato “per la scoperta del meccanismo di rottura spontanea della simmetria nella fisica subatomica”, mentre Kobayashi e Maskawa per “la scoperta dell’origine della frattura della simmetria che prelude all’esistenza in natura di almeno tre famiglie di quark”.
I tre ricercatori premiati oggi con il Nobel per la Fisica possono essere considerati tra i principali ‘architetti’ della fisica delle particelle.
Gli studi di Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa sono considerati il primo mattone della teoria di riferimento della fisica delle particelle, ossia del cosiddetto Modello Standard che descrive tutte le particelle elementari finora note e tre delle quattro forze fondamentali (le interazioni forti, le elettromagnetiche e le deboli).
Una teoria che è un autentico pilastro della fisica delle particelle e che finora è stata quasi completamente confermata. Manca all’appello soltanto una particella: il bosone di Higgs, che spiega l’esistenza della massa ed è indicato spesso come “la particella di Dio”: potrebbe essere visto per la prima volta grazie al più grande acceleratore di particelle del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra, la cui attività ha però subito per il momento una battuta d’arresto.
C’è amarezza, in Italia, per la notizia dell’attribuzione del Nobel per la Fisica a ricerche nelle quali gli studiosi premiati oggi hanno giocato un ruolo importante, ma il cui vero padre è stato l’italiano Nicola Cabibbo.
“Sono lieto - dichiara il presidente dell’Istituto nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Roberto Petronzio - che il premio Nobel sia stato attribuito a questo settore della fisica che sta avendo sempre più attenzione da tutto il mondo e dal quale ci aspettiamo fondamentali scoperte che aumenteranno la nostra comprensione sull’Universo”. “Tuttavia - rileva - non posso nascondere che questa particolare attribuzione mi riempie di amarezza”.
Kobayashi e Maskawa - osserva ancora Petronzio - “hanno come unico merito la generalizzazione, peraltro semplice, di un’idea centrale la cui paternità è da attribuire al fisico italiano Nicola Cabibbo che, in modo autonomo e pionieristico, ha compreso il meccanismo del fenomeno del mescolamento dei quark, poi facilmente generalizzato dai due fisici premiati”. “Il contributo di Nambu, d’altra parte - aggiunge il presidente dell’Infn - è fondamentale per la fisica delle particelle e i suoi lavori sulla rottura spontanea di simmetria sono uno dei pilastri dell’attuale Modello Standard”.

L’acceleratore di particelle del Cern a Ginevra

Credit: Ansa

Gli acceleratori di particelle di cui tanto si parla in questi giorni, in seguito al collaudo di Lhc al Cern di Ginevra, forse non sono ancora pronti per ricreare le condizioni post Big Bang, come il recente guasto sembra aver dimostrato. Trovano  però inaspettata applicazione in campo medico, in particolare nella terapia dei tumori. Gli acceleratori per radioterapia potrebbero essere rivoluzionati dal laser. Un gruppo di ricercatori europei, coordinato da Antonio Giulietti dell’Istituto per i processi chimico fisici del Consiglio nazionale delle ricerche (Ipcf-Cnr), ha sperimentato con successo a Saclay (Francia) un acceleratore di elettroni basato su un laser “da tavolo” che potrebbe cambiare lo scenario della radioterapia, soprattutto quella che si effettua subito dopo l’intervento chirurgico di asportazione del tumore. “La radioterapia dei tumori consiste nell’irraggiamento della parte malata con radiazione o particelle di alta energia, che vengono prodotte da speciali acceleratori, oggi presenti in tutti i maggiori ospedali – sottolinea Giulietti a Panorama.it - Questi acceleratori sono basati su generatori a radiofrequenza di grande potenza, per cui la macchina nel suo insieme ha un notevole ingombro e richiede la radioprotezione di vasti ambienti. Abbiamo sperimentato che è possibile produrre elettroni con energie utili, in questo caso per combattere i tumori, in pochi millimetri di spazio. Ritengo che questa tecnica ridurrà notevolmente la pericolosità dei macchinari, soprattutto per quanto riguarda la radioprotezione, che potranno essere collocati in un ambiente anche distante dalla zona di utilizzo degli elettroni”.

Le ricerche si sono focalizzate principalmente sulla radioterapia denominata “Intra operatory radiation therapy” (Iort), con la quale si inviano sui tessuti circostanti il tumore asportato, a ferita aperta, elettroni energetici mirati a eliminare le cellule tumorali residue. “Rispetto alla radioterapia convenzionale, per la Iort è sufficiente una dose più piccola di radiazione ed elettroni meno energetici – aggiunge Giulietti - Vengono impiegate macchine più piccole e flessibili, ma che rimangono di notevole impegno in una sala operatoria, sia per l’ingombro sia per la radioprotezione, ponendo quindi un limite alle energie degli elettroni che possono essere impiegati per la Iort. Il nostro lavoro è quindi quello di ridurre le dimensioni, producendo l’aumento della flessibilità e dell’energia degli elettroni disponibili”.

I risultati dell’esperimento sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters. La sperimentazione con questo metodo sta proseguendo presso l’Ipcf a Pisa, con il coordinamento di Leonida Antonio Gizzi, ricercatore dell’Istituto Cnr, in stretta collaborazione con Danilo Giulietti dell’Istituto nazionale fisica nucleare di Pisa . “Rispetto ad altri studi come quelli pubblicati su Nature nel 2004 e gli sviluppi successivi, che puntano a competere con i grandi acceleratori, noi ci proponiamo di raggiungere i requisiti attesi in ambito ospedaliero – sostiene Gizzi a Panorama.it - Se tale metodo verrà consolidato e se i finanziamenti consentiranno di realizzare macchine acceleratici basate su di esso, cosa che mi auguro possa avvenire entro pochissimi anni, i vantaggi rispetto agli attuali acceleratori a radiofrequenza saranno notevoli”.