Cos’è e come funziona l’acceleratore LHC
Ma cosa è esattamente questo LHC e come funziona?
LHC (“Large Hadron Collider” letteralmente “Grande Collisore di Adroni”) è un acceleratore di particelle che si trova in Svizzera, presso il CERN di Ginevra, ed è il più grande acceleratore di particelle costruito al mondo; progettato per collisioni fra protoni e ioni pesanti (chiamati anche adroni). È composto da oltre 1600 magneti superconduttori, raffreddati alla temperatura di 1,9K (-271,25 °C quasi lo zero assoluto!!!) da elio liquido superfluido (un particolare stato fisico della materia), che ne aumenta la conducibilità.
Il funzionamento consiste in questo: accelerare due fasci di particelle che circoleranno in direzioni opposte, ciascuno contenuto in un tubo vuoto, che collideranno in quattro punti lungo l’orbita, in corrispondenza di antri nelle quali il tunnel si allarga, per lasciare spazio a grandi sale sperimentali. In queste stazioni vi sono i quattro principali esperimenti di fisica delle particelle: ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), CMS (Compact Muon Solenoid), LHCb ed ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Si tratta di enormi apparati costituiti da numerosi rivelatori, che utilizzano tecnologie diverse e opereranno intorno al punto in cui i fasci collidono. Nelle collisioni saranno prodotte, grazie alla trasformazione di una parte dell’altissima energia in massa, numerosissime particelle che attraverseranno i rivelatori, dove ne saranno misurate le proprietà. In più, ci sono altri due rivelatori minori che sono LHCf con lo scopo di simulare i raggi cosmici e TOTEM che dovrà misurare il comportamento del protone e la sua grandezza.
Ecco i loro obiettivi
– CMS: Compact Muon Solenoid, andrà a caccia del bosone di Higgs, la particella in grado di far aggregare tutte le altre particelle e dalla quale dipende la massa. Inoltre cercherà di spiegare, perché la materia ha finito con il prevalere sull’antimateria e indagherà sulla materia oscura. E’ un gigantesco rivelatore che contiene il più grande solenoide del mondo, pesante 12.500 tonnellate.
– ATLAS: A Toroidal Lhc Apparatus, alto come un palazzo di cinque piani, è il più importante rivelatore dell’Lhc. Oltre a dare la caccia al bosone di Higgs, materia oscura e antimateria, cercherà di verificare se in realtà le forze della natura sono una sola, se esistono superparticelle (o particelle ombra di quelle previste dalla fisica attuale) e se esistono anche nuovi mattoni della materia e nuove forze.
– ALICE: A Large Ion Collider Experiment, è un apparato alto 16 metri e lungo 20 che studia collisioni fra nuclei di piombo, anziché fra protoni. E’ qui, che i fisici sperano di riuscire a ricreare il plasma di particelle (quark e gluoni), ossia lo stato della materia esistito per pochi miliardesimi di secondo, subito dopo il Big Bang.
– LHCb: Large Hadron Collider beauty, cercherà di capire che cosa è successo fra materia e antimateria, subito dopo il Big Bang grazie ai suoi 435 metri quadrati di rivelatori.
Le principali finalità scientifiche
Lo scopo per cui è stato costruito l’acceleratore LHC, è quello di scoprire i segreti del Big Bang, rispondendo a queste domande:
- Qual è l’origine della massa? In particolare, esiste il bosone di Higgs, particella prevista nel Modello Standard, per dare origine alle masse delle particelle?
- Qual è l’origine della massa dei barioni? Generando del plasma di quark e gluoni, si verificherà l’origine non-perturbativa di una larga frazione della massa dell’universo?
- Perché le particelle elementari presentano masse diverse? In altri termini, le particelle interagiscono con il campo di Higgs?
- Sappiamo ora, che il 95% della massa dell’universo è costituita da materia diversa da quella ordinaria. Di che si tratta? In altre parole, cosa sono la materia oscura e l’energia oscura?
- Esistono le particelle supersimmetriche (SUSY)?
- Esistono altre dimensioni oltre alle tre spaziali e a quella temporale, come previste da vari modelli di teoria delle stringhe?
- Quali sono le caratteristiche della violazione di CP, che possono spiegare l’asimmetria tra materia e antimateria, cioè la quasi assenza di antimateria nell’universo?
I rischi che potrebbe produrre l’acceleratore LHC
Secondo alcuni, l’LHC potrebbe causare la distruzione della Terra. Secondo questi il CERN potrebbe:
- Creare un buco nero stabile;
- Creare strangelet, composti fatti da quark strange, che convertono la materia ordinaria in materia strana;
- Creare monopoli magnetici, che potrebbero catalizzare il decadimento dei protoni;
Pericolo buchi neri:
Per quanto riguarda i buchi neri, essi non sarebbero una minaccia perché:
- evaporerebbero in 10-27 secondi, a causa della radiazione di Hawking;
- se non evaporassero, questo vorrebbe dire che la meccanica quantistica è errata e ciò è altamente improbabile;
- pur ammettendo, che alcuni mini buchi neri, potessero non riuscire a raggiungere la velocità di fuga terrestre, il CERN sostiene che, anche se non evaporassero, i mini buchi neri ci metterebbero tempi enormi (dell’ordine di 1011 anni) per inghiottire la Terra, (si pensi che un mini buco nero divorerebbe la materia così lentamente, che per divorare un milligrammo di materia, ci vorrebbe più dell’età dell’universo).
- inoltre se i buchi neri prodotti dal LHC fossero una minaccia, allora le stelle di neutroni vivrebbero al massimo 100 milioni di anni. Sono state osservate, invece, stelle di neutroni con più di un miliardo di anni di età. Dunque la probabilità che venga distrutta la Terra è molto bassa, all’incirca 1 su 1022.
Pericolo strangelet:
Per quanto riguarda gli strangelet, (stati legati contenenti quark di tipo “strano” o “strange”) non sarebbero una minaccia perché:
- è improbabile che gli strangelet creatisi siano carichi negativamente (poiché il numero di quark strange è minore del numero di quark down e di quark up);
- pur ammettendo che si potessero creare all’LHC, alcuni strangelet abbastanza lenti da non rompersi e che siano quindi liberi di crescere, non sarebbero una minaccia perché:
- se i raggi cosmici generassero strangelet lenti e intrappolati nel campo magnetico galattico, finirebbero in nuvole di gas e dentro le stelle. Le frequenze di esplosioni simili a quelle delle stelle di neutroni lo smentiscono;
- man mano che cresce la densità di energia, diminuisce la probabilità che si generino strangelet, dunque non si potrebbero generare all’LHC.
Altri pericoli
Per quanto riguarda i monopoli magnetici, non sarebbero una minaccia perché:
- la Terra viene costantemente colpita da raggi cosmici di energia, anche enormemente superiore a quella dei fasci di LHC, senza che ciò causi alcun danno.
- lo stesso per il decadimento del falso vuoto (ramo della meccanica quantistica ma che in termini terrestri sarebbe “Vuoto Assoluto”) .
Il CERN, dopo accurati studi teorici, ha ribadito le conclusioni di una valutazione già fatta, secondo la quale non sussiste nessuno di questi pericoli.
Curiosità
- Sul sito web del CERN, è stata messa a disposizione in 1589 pagine e 115 megabyte, la documentazione completa riguardo gli esperimenti e l’intera struttura dell’anello e dei rilevatori posizionati al suo interno.
- L’evento del 10 settembre 2008 è stato trasmesso in diretta via Internet, dal Live Webcast del CERN e diffuso attraverso molti network europei.
- L’Imperial College di Londra, ha messo a disposizione un sito per monitorare in tempo reale l’utilizzo della LCG (Worldwide LHC Computing Grid), la griglia di elaboratori usata per la composizione e analisi dei dati, provenienti dagli esperimenti del LHC.
Fonte: http://marcoleonardi1991.wordpress.com/2008/09/12/cosa-e-e-come-funziona-l’acceleratore-lhc/
Altri articoli nella categoria "Fisica Quantistica"
Preghiera, Guarigione e Fisica Quantistica
di Carmen Di Muro
Cosa accade, a livello energetico, nei luoghi sacri cari alle tradizioni religiose di tutto il mondo? E qual è la ragione per cui la preghiera produce effetti prodigiosi?
Un grande numero di santuari siti in tutto il mondo tra cui Lourdes in Francia, Medjugorie in Bosnia, Fatima in Portogallo, Santiago di Compostela in Spagna, la Madonna di Loreto, l’Abbazia di Assisi, Monte Sant’Angelo in Puglia, Amarnath nel Kashmir e Shikoku in Giappone, è affollato da una moltitudine di pellegrini che intraprendono lunghi e talvolta faticosi viaggi, per visitare e pregare in quei luoghi dove si manifesta un’energia del tutto particolare, un’influenza di campo capace di esercitare effetti di guarigione profonda sulla componente corporea, mentale e spirituale dei fedeli. Reliquie di santi, apparizioni, fonti d’acqua benedetta e preghiere recitate con ardore collettivo, ci immettono nel cuore della fede e diventano la chiave capace di far urlare al miracolo…
La fisica quantistica può davvero cambiare la nostra vita?
La realtà e la scienza convenzionale, tendono a voler limitare l’universo umano. Bisogna invece considerare l’idea che è la nostra mente a creare la realtà, di conseguenza i nostri pensieri e le nostre credenze possono modificare la biologia del nostro corpo. Non esiste la supremazia del DNA, esiste la supremazia della mente.
Negli ultimi decenni si sono diffuse le cosiddette “medicine alternative”, come la riflessologia, l’agopuntura, l’aromaterapia, il Reiki, la cromoterapia, la musicoterapia, l’omeopatia, ecc. Gli approcci curativi diversi dalla medicina ufficiale, ritengono che alla base della guarigione ci sia la fiducia del paziente nel metodo di cura. Sarebbe dunque soprattutto il pensiero a ripristinare la salute fisica, generando l’energia necessaria alla guarigione…
Perché sogniamo? Dalla psicanalisi agli universi paralleli…
Il “dormire”, già rappresenta di per sé una di quelle funzioni umane che ancora fanno discutere i circoli scientifici.
Infatti, alla domanda “perché dormiamo” i ricercatori non hanno ancora trovato una risposta convincente e condivisa. Eppure, si tratta di una funzione di fondamentale importanza, senza la quale un essere vivente muore.
Sono molte le teorie che cercano di spiegare perché l’uomo passi un terzo della propria vita dormendo. Si è passati dal riconoscere al sonno una funzione di recupero energetico, tramite l’inattività mentale e fisica, fino all’idea di sonno “attivo”, caratterizzato da sotto-processi indispensabili per la vita dell’essere umano. Il sonno, insomma, è uno dei misteri della biologia…
L’Anima esiste: la spiegazione di un fisico
Esiste l’anima? Fino a qualche decennio fa, questa domanda era lecita solo nell’ambito di una riflessione teologica. Oggi, invece, entra a pieno diritto nelle domande fondamentali della fisica teorica.
Henry P. Stapp, fisico teorico presso la University of California-Berkeley, non vuole dimostrare l’esistenza dell’anima, ma che essa si inserisce all’interno delle leggi della fisica. Quando parliamo di anima, siamo nel campo della metafisica o della fisica? Prima dell’avvento della “fisica quantistica”, tutto ciò che travalicava i confini del visibile, era tema di ricerca della metafisica, ovvero quella disciplina che indaga sulle cose “al di là” della fisica. Oggi, invece, all’indomani della scoperta del bizzarro mondo dei quanti, ciò che non è visibile e che non è determinabile è diventato oggetto di studio della fisica…
Robert Lanza, Vittorio Marchi: la Morte? Non esiste…
di Stefania Del Principe
Robert Lanza: “La morte è solo il frutto del nostro pensiero…”
Qualcuno di noi, si dice, “nasce con la camicia”. Sembra che tutte le fortune arrivino a loro, mentre altri devono soffrire dalla nascita fino alla morte. Non stiamo parlando, quindi, solo di differenze sociali ma anche di disuguaglianze naturali che si verificano fin dal primo istante di vita. Va da sé, che qualsiasi persona dotata di buon senso si porrebbe questa domanda: “se esiste un Dio perché con qualcuno è bravo e con altri no?”
Indubbiamente le filosofie orientali possono rispondere alla domanda con una semplice parola: “karma”. Ma questo presuppone che ci siano diverse vite e non solo una. E, infatti, anche secondo alcuni scienziati ci sarebbe la prova che le nostre vite non finirebbero mai, semplicemente perché la morte non esiste…
Sistemi Biologici e Teoria Quantistica
di Paolo Di Sia
Università di Padova – www.paolodisia.com – paolo.disia@libero.it
Cercare di capire a fondo le basi quantistiche della biologia ed analizzarla dal punto di vista fisico-matematico sono una delle attuali sfide della scienza.
I SISTEMI BIOLOGICI
Nel passato i sistemi biologici sono stati spesso visti come troppo complessi per essere penetrabili con metodi di natura fisico-matematica. La realtà “essere vivente” era considerata troppo articolata per poter essere analizzata da insiemi di equazioni differenziali e principi fisici.
All’inizio del XX secolo, con…
Continua a leggere →Le incredibili scoperte della Fisica Quantistica
dal libro “Il Segreto dell’universo”, di Fabrizio Coppola
“L’universo comincia a sembrare
più simile ad un grande pensiero
che non ad una grande macchina. “
James Jeans, astronomo e fisico.
I – La meccanica quantistica.
La meccanica quantistica delinea un quadro insolito della realtà fisica a livello microscopico, cioè molecolare, atomico, e subatomico. Eppure, nonostante le sue stranezze, la teoria “funziona” perfettamente ed ha permesso grandi progressi scientifici e tecnologici.
In questo capitolo esamineremo alcuni “paradossi” quantistici che sembrano mostrare i limiti della consueta concezione oggettiva e materialistica dell’universo. Alle scale microscopiche la natura non si comporta in conformità alle leggi della fisica classica, che descrive i fenomeni che coinvolgono i familiari oggetti della vita quotidiana.
Come abbiamo visto, il nome della teoria deriva dal concetto di “quanto”, introdotto da Planck nel 1900 e ripreso da Einstein nel 1905. La teoria della meccanica quantistica fu sostanzialmente completata intorno al 1930, ma le ricerche sui suoi paradossi vengono effettuate ancora oggi…
La realtà come specchio della mente
L’immagine “quantistica” della realtà, non è più oggettiva come si riteneva in passato, ma dipende in parte dall’osservatore, come se fossimo circondati da un enorme specchio che riflette le proiezioni della nostra mente.
La fisica quantistica abbatte definitivamente l’utopia di una realtà oggettiva. La natura di ogni fenomeno osservato è inevitabilmente “soggettiva” e varia in relazione a colui che la percepisce. Una delle maggiori stranezze della fisica quantistica è che quando cerchiamo di isolare e osservare un singolo raggio di luce (fotone), in quell’istante il fotone si trasforma in una particella; allo stesso modo, quando osserviamo una particella, in quell’istante si ritrasforma in raggio di luce, come se noi, che stiamo osservando, potessimo influenzarne la natura…
La Coscienza e l’Anima possono essere investigate dalla Scienza?
Intervista di Anna Biason a Massimo Teodorani
La scienza, come interpreta i concetti di Anima, Spirito e Coscienza? È in grado di spiegarli?
In che modo la fisica quantistica è in grado di spiegare la coscienza?
La fisica quantistica entra nello studio del cervello e quindi della generazione dei processi di coscienza, grazie al modello congiunto del famosissimo fisico-matematico britannico Roger Penrose, dell’Università di Oxford e dell’anestesiologo statunitense Stuart Hameroff, della Arizona University.
L’ipotesi, che negli ultimi tempi sta prendendo sempre maggior forza e credibilità negli ambienti accademici, asserisce che i processi di coscienza siano dovuti alle Tubuline, proteine presenti nei Microtubuli, a loro volta componenti fondamentali del cervello che regolano le connessioni tra le sinapsi. In base alle loro peculiari caratteristiche, le tubuline costituiscono un tutt’uno a livello quantistico, perché sono legate dalla stessa funzione d’onda, dal momento che sono intimamente legate tra loro da uno stato di “coerenza quantistica”, ovvero una forma di “entanglement” che lega localmente tra loro più particelle…
La morte non esiste: la fisica quantistica lo dimostra
Per molti scienziati, il concetto di vita ultraterrena è una sciocchezza, mentre per altri semplicemente non è dimostrabile. Eppure c’è un esperto, il Professor “Robert Lanza”, che spiega perché la morte non esiste.
Egli sostiene di avere le prove per confermare l’esistenza della “vita dopo la morte” e che questa conferma si trovi nella fisica quantistica. La “teoria del biocentrismo”, sostenuta da Lanza, afferma che la morte come noi la conosciamo, è un’illusione creata dalla nostra stessa coscienza. Egli ritiene che è la nostra coscienza a creare l’universo, e non il contrario,…
Commenti
Cos’è e come funziona l’acceleratore LHC — Nessun commento