Un'autostrada per protoni. A due corsie.

Abbiamo una manciata di protoni, sappiamo accelerarli un po' in tratti rettilinei, sappiamo anche farli circolare dentro degli anelli per ripetere quanto basta quest'accelerazione, e mettere insieme svariati acceleratori in catena per salire quanto più possibile in energia. Bene. Ma accelerare i protoni non è lo scopo finale del nostro esperimento, il nostro scopo è far collidere questi protoni di alta energia. Perché? In breve, per esplorare il comportamento dei costituenti ultimi della natura su scale sempre più piccole. Ma di questo parleremo un'altra volta.

Collidere i protoni contro che cosa? Abbiamo fondamentalmente due opzioni. La scelta semplice sarebbe quella di mandarli a sbattere contro un qualche tipo di bersaglio fisso. È più facile a farsi, ma, siccome il bersaglio fisso è appunto fisso, l'energia nel centro di massa che avremmo a disposizione sarebbe decisamente inferiore a quella del fascio che abbiamo accelerato. Oppure possiamo scegliere di far collidere un fascio di protoni accelerati contro un altro fascio di protoni altrettanto accelerati. Uno scontro frontale, insomma, dove tutta l'energia di entrambi i fasci sia a disposizione. Che è quello che fa LHC.

Uno scontro frontale ha una conseguenza banalissima: devo far circolare le particelle che voglio far scontrare in direzioni opposte. Il che significa che i protoni che escono dall'SPS per andare a circolare dentro LHC, entrano in realtà in due punti di giunzione (o se preferite, di iniezione) diversi, gli uni per circolare in una direzione e gli altri nell'altra, come su due corsie opposte di un'autostrada:

Photo credit: CERN.

La cosa in sé potrebbe sembrare banale, ma c'è un dettaglio importante da ricordare. La maggior parte dell'anello di LHC è composto da magneti che tengono i protoni lungo la traiettoria circolare. Tutti i protoni, quelli che circolano in senso orario e quelli che circolano in senso antiorario. Il problema è che il campo magnetico che fa deviare da un lato un protone che lo attraversa in una direzione, farebbe deviare lo stesso protone - che lo attraversasse nella direzione opposta - dal lato opposto. Il che significa che vi servono due campi magnetici distinti e di verso opposto per tenere in traiettoria i protoni di un fascio e quelli dell'altro che circolano in senso opposto. Se prendete un magnete di LHC  - quei famosi lunghi tubi blu - e lo affettate, vedrete dunque qualcosa di simile:

Photo credit: CERN.

Vedete i due tubi al centro che corrono paralleli (i cerchiolini bianchi), con le strutture dei magneti intorno (le mezzelune rosse)? Quelle sono le due linee di fascio, belle separate tra di loro, ed ognuna fornita del suo magnete personale. Ecco una foto:

Photo credit: CERN.

LHC non è fatto dunque un anello unico, bensì due anelli corrono paralleli per la maggior parte del percorso, per scambiarsi posizione in quattro punti. Nella figura qui in basso vedete lo schema semplificato del percorso, con le due linee di fascio in rosso e in blu:

Photo credit: LHC outreach.

Perché incrociare i percorsi? Sono certo che lo avete intuito. È proprio nei punti di incrocio che uno può - agendo saggiamente sui campi magnetici - far collidere i due fasci, e naturalmente mettere intorno al punto di collisione un rivelatore. Ovviamente, mentre i fasci girano in attesa di raggiungere l'energia massima prima di iniziare le collisioni, a ogni incrocio certi campi magnetici dedicati si preoccupano di tenere i due fasci ben separati.

Una notarella a margine. Se accelerassimo e collidessimo particelle di carica elettrica opposta (per esempio protoni e antiprotoni, come a Tevatron; o elettroni e positroni, come a LEP), tutto questo truschino del doppio percorso non sarebbe necessario, perché il verso della deviazione indotta dal campo magnetico dipende anche dalla carica elettrica della particella in questione (perché dunque protoni contro protoni? Sarebbe un discorso veramente lungo, ma in breve: a queste energie non ci sarebbe molto da guadagnare dal punto di vista di quello che vogliamo vedere nelle collisioni nell'usare antiprotoni rispetto ai protoni, e gli antiprotoni sono decisamente più complessi da produrre in quantità dignitose).

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38 Commenti

  1. Nicola
    Pubblicato il 25 marzo 2010 alle 20:26 | Permalink

    Articolo interessante, come sempre. 🙂
    Sapresti dirmi dove posso trovare delle immagini del punto di incrocio dei fasci?(sarà banale ma fa' troppo ghostbuster:) )

  2. Lorenzo Fiori
    Pubblicato il 25 marzo 2010 alle 20:45 | Permalink

    Chiarissimo.
    Ora una domanda di 'fisica teorica' 'complicatissima' tanto che non c'ho dormito tutta la notte per formularla:
    Marco, hai mai percorso a piedi tutto il tunnel dell'LHC giusto per farti un giretto e magari controllare tutti i dipendenti al lavoro ?
    🙂

  3. Pubblicato il 26 marzo 2010 alle 11:13 | Permalink

    @Nicola: beh, nei punti di collisione, dove i fasci si "incrociano", ci sono i rivelatori! Non c'è molto di esotico da vedere (i fasci vanno uno contro l'altro dentro a un tubicino), al di la dei mostri di tecnologia che avvolgi intorno al tubicino 🙂

    @Lorenzo: sono stupito! Ma allora non sei un vero lettore di questo blog! Altrimenti sapresti che - quando ancora queste cose si potevano fare - il giro di LHC l'ho fatto in bicicletta! Ecco qui, con tanto di foto e video:

    http://www.borborigmi.org/2006/11/19/lhc-biking-tour/

  4. Stephan
    Pubblicato il 26 marzo 2010 alle 21:28 | Permalink

    Che diametro ha il condotto dentro cui viaggiano i protoni?
    poi notavo, curiosa la forma "ondulata" dei "lamierini" del magnete...
    come sempre, grazie Marco per ciò che scrivi.

  5. Tommybond
    Pubblicato il 27 marzo 2010 alle 01:26 | Permalink

    Buonasera Marco. Osservando attentamente l'ultima foto dell'articolo mi sorge spontanea una domanda. Coma mai 3 rivelatori (ALICE, ATLAS ed LHC-B )sono addensati nella parte "Sud"del complesso ( ovviamente riferendomi alla foto)mentre l'unico rivelatore situato nella parte "Nord" è il CMS? Per quale motivo i 4 rivelatori principali sono stati disposti nello schema riportato nella foto e non seguendo una collocazione più omogenea secondo i 4 punti cardinali Nord,Sud, Est, Ovest?

  6. Lorenzo Fiori
    Pubblicato il 27 marzo 2010 alle 18:28 | Permalink

    Perdonami Marco, ma a quel tempo non ero ancora lettore del blog e anche dopo la cosa mi è francamente sfuggita...

  7. Pubblicato il 28 marzo 2010 alle 14:04 | Permalink

    @Stephan: stiamo parlando di un tubo di circa 5 cm di diametro.

    @Tommybond: SI tratta di ragioni di "riciclaggio": il tunnel di LHC esisteva già e ospitava un altro acceleratore (LEP) con i suoi esperimenti. In certi casi (per esempio LHCb) non si è voluto scavare una caverna nuova, e si è riutilizzata una caverna esistente; in altri (per esempio ATLAS), nessuna caverna esistente bastava, e si è rivelato più semplice e conveniente scavarne una nuova che ampliarne una esistente. La disposizione finale dei rivelatori rispecchia queste scelte. E tieni anche conto che gli altri punti dove non vedi segnalati i rivelatori non sono vuoti, ma ospitano altre infrastrutture (su tutte un esempio: le cavità acceleranti).

    @Lorenzo: ovviamente si scherzava, neh 🙂

  8. Francesco
    Pubblicato il 28 marzo 2010 alle 17:54 | Permalink

    Ciao Marco sono andato anch'io a vedere le tue foto sul giro in bici che hai fatto e mi è venuto un pensiero( si non avevo altro da fare oggi). Immagina,fra 3500 anni o giu' di lì, nell'europa desertificata che un contadino inseguendo un cammello smarrito scivoli dentro un buco nel terreno e meraviglia scopre il vostro tunnel con tutti gli aggeggi arrugginiti...gli esperti gia pensano a una tomba di chissà quale faraone (Berlusconi I° ?) un pensiero andrà pure a voi, poveri schiavi costretti a lavorare a pane e acqua ecc. ecc. ecco il pensiero che mi è venuto era, se hai mai pensato di lasciare qualche graffito con il tuo nome e magari qualche saluto per i posteri ? sarebbe magari interessante per gli studiosi di quel tempo......si ho capito è una ca.....ta e tu hai altro da fare....però.........Ciao e scusa le chiacchere

  9. Jonathan
    Pubblicato il 30 marzo 2010 alle 21:13 | Permalink

    Marco una curiosità, i protoni che viaggiano nel vuoto all'interno di LHC sono sicuramente soggetti alla forza di gravità e tendono a cadere, come fate a risolvere questo problema ? per caso all'interno del quadripolo magnetico dove si focalizza il fascio viene anche data una spinta verso l'alto per contrastare la forza di gravità ?

    Altra domanda, per quale motivo in LHC i 2 tunnel che permettono i 2 fasci di girare contrapposti sono disposti su 2 diametri diversi e non uno sopra l'altro ? Sembrerebbe più logico avere i 2 tunnel sullo stesso diametro e quindi uno sopra l'altro. Sicuramente la differenza dei 2 diametri è trascurabile e non incide sul corretto funzionamento tuttavia vorrei sapere se ci sono altri motivi di un qualche tipo ?

    Ho visto la diretta in streaming... devo dire che voi fisici sembrate proprio brutta gente !!! 😉

  10. Pubblicato il 30 marzo 2010 alle 21:43 | Permalink

    SI, ovviamente i protoni sono soggetti alla forza di gravità, ma si tratta veramente di un'attrazione trascurabile e facilmente compensabile con i campi che mantengono i fasci "in orbita".

    Due fasci uno sopra l'altro? La configurazione dei campo magnetico complessivo nei dipoli sarebbe stata un delirio! Sai, i dipoli intorno al tubo di fascio generano il campo dentro il tubo, ma anche fuori. E i due campi corrispondenti ai due tubi interagiscono.

  11. Jonathan
    Pubblicato il 31 marzo 2010 alle 16:30 | Permalink

    Sospettavo ci fosse un motivo dettato dalla fisica dei campi magnetici, sarebbe bello se tu potessi approfondire ma so che non è il caso 🙁

    Una curiosità, in mezzo a tutti quei magneti potentissimi quanti orologi si sono guastati tra i vari tecnici e ricercatori che girano nei loro paraggi ??? o ne avete in dotazione con meccanica in plastica ? 🙂

    Dico così perché dove lavoro io i vari robotisti, che lavorano sugli impianti di saldatura, ne hanno compromessi vari di orologi da polso e i campi magnetici in gioco sono di svariati ordini di grandezza più bassi !

  12. Pubblicato il 31 marzo 2010 alle 22:39 | Permalink

    Beh, il campo residuo fuori dai dipoli non è terribile. Molto peggio quello dei solenoidi dei rivelatori, o del toroide di ATLAS: per accedere fisicamente in quelle zone con il campo attivo ci sono procedure speciali, perché il campo si sente fisicamente. Astenersi portatori di pace-maker, ovviamente.

  13. wimp
    Pubblicato il 2 aprile 2010 alle 11:06 | Permalink

    Una curiosità: ma quando la macchina è in "collision mode" gli scontri negli incroci avvengono random o nei tempi decisi da voi ovvero riuscite a sincronizzare ogni singolo fascio perché collida nel rivelatore nel'istante da voi scelto X?

  14. roberto
    Pubblicato il 3 aprile 2010 alle 21:44 | Permalink

    mi aggancio alla domanda sopra per farne un altra: sti benedetti protoni fanno 11800 giri al secondo mi sembra di ricordare... ma non ci sono scontri ad ogni giro o non riuscite a rilevarli tutti? (ne vedete 100 al secondo se non sbaglio...)

  15. delo
    Pubblicato il 3 aprile 2010 alle 23:44 | Permalink

    Il fascio di LHC non e' "continuo", ma ha una struttura a bunch cioe' a piccoli salsiccioti di protoni. In prima approssimazione stanno a 25ns (i famosi 40 Mhz delle cavita' risonanti) di distanza, ma in realta' ci sono delle interruzioni (la cui struttura mi e' parzialmente oscura... si chiamano Filling Scheme) dovuta a come PS e SPS iniettano dentro LHC.
    Ci sono diversi schemi di riempimento quello nominale prevede 39 gruppi da 72 bunches mentre adesso ce ne sono molti meno, quindi per ora a seconda della spaziatura, in ognuno dei 4 punti di interazione ci saranno collisioni in diversi momenti.

    Una cosa interssante e' che nel fascio c'e' uno spazio vuoto di di 3 microsecondi come "sicurezza". I 3 us sono il tempo che il sistema che in emerenza (o no) estrae il fascio ci impiega a reagire.
    Ma credo che Marco le spieghera' nel post sul "dump" 🙂 Analogamente esistono degli spazi per l'iniezione.

    Buona Pasqua
    delo

  16. delo
    Pubblicato il 3 aprile 2010 alle 23:55 | Permalink

    Ho trovato uno screenshot delle pagine con le statistiche di LHC,
    Per la precisione le collisioni del 30 marzo erano con 2 bunches pe fascio.

  17. Pubblicato il 6 aprile 2010 alle 11:14 | Permalink

    @wimp: Delo ha già detto a sufficienza, in sostanza le collisioni avvengono a un ritmo definito dalla macchina, con il quale noi degli esperimenti ci sincronizziamo. Sarà l'argomento di uno dei prossimi post su LHC.

  18. Francesco
    Pubblicato il 7 aprile 2010 alle 21:18 | Permalink

    Ciao Marco(stavo scrivendo marzo.... )
    c'è la possibilità di scaricare tutti gli articoli del tuo blog relativi all'LHC e al suo funzionamento?
    Grazie.

  19. Pubblicato il 7 aprile 2010 alle 22:33 | Permalink

    Ciao Francesco, ho spostato qui il tuo commento perché mi sembra più appropriato.

    Allora, se vuoi vedere tutti gli articoli che hanno in qualche modo a che fare con LHC puoi usare la categoria 'LHC' sulla barra laterale, e 'LHC F.A.Q.' per quelli più specifici sul funzionamento.

    Se invece per "scaricare" intendi recuperare una versione collezionata e magari stampabile in un qualche formato tipo PDF, no, per adesso non è possibili, ma pensavo di fare una cosa del genere a serie finita, tra un paio di puntate. Pazienta.

  20. wimp
    Pubblicato il 11 aprile 2010 alle 15:36 | Permalink

    Secondo voi è possibile tenere in "sospensione" in una trama ravvicinata un certo numero di protoni usando una trappola magnetica o un qualsiasi altro sistema? se questo fosse possibile secondo me varrebbe la pena mettere in orbita dei satelliti contenenti dei rivelatori simili a quelli di LHC con all'interno questi protoni tenuti in sospensione... Per quale motivo? semplice: i raggi cosmici hanno un energia di almeno 1 ordine di grandezza superiore a LHC e per questo motivo pensavo che anche la collisione tra essi ed un protone fermo contenuto nel satellite potrebbe dare risultati ancora più interessanti di quelli oggi possibili con gli acceleratori... ovviamente una macchina del genere richiederebbe missioni di manutenzione per ricaricare la "trappola" e le batterie... che ne pensate? 🙂

  21. malt
    Pubblicato il 11 aprile 2010 alle 19:45 | Permalink

    il problema non e' certo avere dei protoni fermi. Le prime misure con protoni furono fatte su bersagli di idrogeno liquido, che svolge perfettamente il suo lavoro di "sospensione di protoni" senza bisogno di trappole magnetiche o diavoleria varie.
    Il problema e', oltre al mandare in orbita svariate tonnellate di rivelatore da alimentare ad alte tensioni e controllare periodicamente, la totale inutilita' dello sforzo visto il flusso risicato di protoni dell'energia che ti servirebbero (come ordine di idee 1 a metro quadro all'anno).

  22. wimp
    Pubblicato il 19 aprile 2010 alle 11:13 | Permalink

    Ciao Marco, scusami per la domanda probabilmente poco interessante e forse stupida:
    Cosa è quella specie di fascia forata che a volte indossate sotto al casco giallo? ha qualcosa a che fare con i potentissimi magneti descritti sopra ovvero serve per schermare i neuroni potenzialmente soggetti ad un campo esagerato? 🙂

  23. Pubblicato il 19 aprile 2010 alle 11:34 | Permalink

    Fascia forata sotto il casco (giallo?)? Non sono mica sicuro di sapere di che cosa tu stia parlando. Ma in ogni caso, qualunque sia la cosa a cui ti riferisci, no, non abbiamo nulla per schermaci dai campi magnetici. Cerchiamo semplicemente di starci il più lontano possibile. Ma se ti riferisci il campo al di fuori dei magneti di LHC, beh, è praticamente nullo.

  24. wimp
    Pubblicato il 19 aprile 2010 alle 14:17 | Permalink

    Grazie come sempre per la risposta Marco...non so se posso postare qui questo collegamento in caso contrario scusami e cancella pure:

    http://www.infn.it/lhcitalia/images/stories/news/16.2.10.jpg

    In questa foto che ritrae un noto e simpatico scienziato italiano si nota sotto al casco una fascia con uno strato in materiale nero forato con sotto un tessuto bianco... siccome non è la prima volta che la vedo sotto ai vostri caschi mi è nata questa curiosità 🙂

  25. Pubblicato il 19 aprile 2010 alle 14:29 | Permalink

    Wimp, non hai messo in testa un casco, da cantiere o da alpinismo? La testa non deve toccare il casco, altrimenti addio salvataggio del tuo cranio dovesse cascarti in testa qualcosa. I caschi hanno una struttura interna (più o meno raffinata, spesso formata solo d cinghie intorno alla fronte e sopra la testa) che tiene la struttura rigida del casco separata dalla testa. Che è quella cosa che ha stuzzicato la tua curiosità.

  26. Marco Muroni
    Pubblicato il 22 ottobre 2010 alle 15:57 | Permalink

    Ciao Marco,

    se hai tempo da dedicare a questo commento puoi provare a togliermi una curiosità?

    Visto che in LHC si fanno collidere "pacchetti" di protoni (oltre che di ioni) nell'avvicinarsi tra di loro ed al momento della collisione non tendono a respingersi a vicenda?

    Sarebbe impensabile far collidere protoni con elettroni?
    Tralasciando (per modo di dire) le difficoltà (probabilmente maggiori) nel realizzare un acceleratore di questo tipo, potrebbero esserci dei "benefici tangibili" rispetto ad una collissione protone-protone ?

    Ovvero è solo un assurdo pensiero?

    Grazie
    Marco

  27. Pubblicato il 22 ottobre 2010 alle 16:07 | Permalink

    Si, ovviamente si respingono, ma se è per questo si respingono a che tra di loro nello stesso pacchetto! Che è la ragione per cui servono da una parte forti campi magnetici per "focalizzare" i fasci, e alte energie per vincere la repulsione elettromagnetica.

    Quanto alle collisioni elettrone-protone, non è mica un;idea balzana!

    http://www.ep.ph.bham.ac.uk/exp/LHeC/

    Ma le ragioni per farlo sono ben altre che evitare la repulsione elettromagnetica 🙂

  28. Marco Muroni
    Pubblicato il 24 ottobre 2010 alle 11:47 | Permalink

    Ho provato a leggere e carpire qualcosa dal link che mi hai proposto ma oltre a non aver afferrato le ragioni per cui si vuol procedere a questo tipo di collisioni (è un mio limite) , ho scoperto di non essermi mai fatto una domanda che avrebbe dovuto essere un dubbio assurdo da subito....

    Perchè in un nucleo gli elettroni non collidono con i protoni viste le cariche di segno opposto?

    So' che non potrei scrivere se non fosse che così..ma è lecito domandarti il perchè?

    A volte, provo a pensare al di là di quello che credo di aver compreso...

    Grazie
    Marco

  29. Pubblicato il 24 ottobre 2010 alle 20:20 | Permalink

    Caro Marco, la tua è una delle domande da 100 milioni della fisica classica. Perché in effetti classicamente un elettrone in orbita intorno a un nucleo carico positivamente dovrebbe mano a mano perdere la sua energia per via della radiazione elettromagnetica che emetterebbe, per finire a collassare su nucleo. Eppure questo non succede! Come si spiega? La fisica classica non può, e serve la meccanica quantistica per cavarsi dall'impiccio. E temo che per adesso questo dovrà bastarti! 🙂

  30. Marco Muroni
    Pubblicato il 28 ottobre 2010 alle 13:35 | Permalink

    Ciao Marco,

    grazie per le tue importanti indicazioni;
    mi permettono di ricercare le informazioni in modo migliore, attraverso questo guazzabuglio...che è internet...

    Ho aspettato un attimo prima di scrivere...
    Se non ho interpretato male, direi che il motivo per il quale l'elettrone non "cade" verso nucleo, è perchè può assumere solo determinate posizioni nell'intorno dello stesso ed, in generale, l'orbitale più prossimo al nucleo su cui può trovarsi, corrisponde alla quantità minima di energia (o ampiezza di oscillazione?) assumibile dall'elettrone stesso.

    Se quello che ho scritto è corretto, allora la domanda che mi pongo è perchè non può avere minor energia?

    Oppure è sbagliato il concetto di "orbita" e dovrei riferirmi all'elettrone in termini di onda e non di corpuscolo?

    So' perfettamente che mi stò cacciando in un guaio , ma lo dico lo stesso:

    Considerare un elettrone a volte un corpuscolo ed in altri casi un'onda, non è un pò come dire che in realtà, non si comprende effettivamente cosa esso sia?
    L'unico modo per uscirne è stato quello di tracciare una linea di demarcazione che però viene evidenziata ancor di più nel "macroscopico".

    Se potessi chiarirmi un pò le idee, te ne sarei grato; sò di essere un pò fuori argomento, ma sono concetti a cui spesso và il mio pensiero, sottolineo, con scarsissime basi teoriche...

    "A margine : Non è possibile "avvicinare" un protone ad un elettrone senza che quest'ultimo gli ruoti attorno?"

    Grazie

    Marco Muroni

  31. GIGI
    Pubblicato il 29 ottobre 2010 alle 13:18 | Permalink

    Ciao Marco M., benvenuto nel regno dei quanto-confusi!
    Ho letto il primo libro di divulgazione della teoria quantistica agli inizi degli anni '60 e dopo 50 anni continuo a non capire, ma mi sono trovato in buona compagnia!
    I concetti della fisica quantistica sono contro-intuitivi, i risultati sperimentali confermano la teoria e le sue formule, ma quel "mondo" non riusciamo ad immaginarlo compiutamente.
    E' però anche vero che la fisica è ancora in mezzo al guado, deve trovare il bandolo per far quadrare i principi della relatività con quelli della meccanica quantistica; deve completare le caselle mancanti del modello standard; deve infilare da qualche parte la gravità; deve decidere se le stringhe sono una grande cantonata o il primo mattone delle cose; deve far quadrare i dati dell'infinitamente piccolo con quelli che l'astronomia ci rivela sull'estremamente grande. Insomma Marco e tutti i fisici del mondo hanno lavoro assicurato per un bel po' di anni e forse alla fine avremo una teoria comprensibile (o forse no).
    Per il quesito a margine: la microscopia elettronica funziona mandando degli elettroni a sbattere sul bersaglio, molecole, atomi o protoni che siano.
    Qui si apre il più bel giochino della fisica quantistica: l'esperimento delle due fenditure, se non ti ci sei rotto la testa non sei del club!
    P.S.
    @ Marco D.: le mie risposte a Marco Muroni sono in realtà domande per te.

  32. Marco Muroni
    Pubblicato il 29 ottobre 2010 alle 13:41 | Permalink

    Gigi, sono ancora una pecora da latte sia di età che di conoscienze, oltre a questo ho pensato bene/male di non continuare l'università... quindi in un certo senso raccolgo quello che ho seminato (poco e niente) e estirpo erba ed erbaccie da libri ed internet (un infinità,in questo caso).

    Il giochino di cui parli è magnificamente terribile, e sotto certi punti di vista quasi più attraente di una misteriosa ed irresistibile donna... ho picchiato la testa su questo e su tutto quello che mi intriga della fisica e dell'astronomia, e rendermi conto dell'intenso legame che le tiene unite, mi fà perdere ancor di più ogni barlume di apparente sanità mentale...

    Passerei ore ed ore ad ascoltare un ipotetico professore in grado (come è capace Marco) di rendere le teorie e la matematica più, tra virgolette, reali...

    Capisco, d'altra parte, che non posso aspirare alla comprensione di ciò che mi appasiona (davvero è così...) senza la volontà e lo spirito di sacrificio nei confronti dello studio; che è assolutamente necessario per raggiungere un livello di conoscenze tali da permettermi di azzardare qualche giudizio e, addirittura, di sviluppare pensieri e quindi teorie personali fondate su basi "solide".

    Insomma in poche parole: con questi pensieri mi addormento la sera -e non è una frase fatta- e, come si dice quì, rimugino di giorno..
    mi piace, ed è per questo scrivo quì dove, lusinghe a parte, si possono ottenere anche delle risposte adatte ai caproni (no, volevo dire agnellini 😉 ) come me.

    Ciao
    Marco Muroni

  33. GIGI
    Pubblicato il 29 ottobre 2010 alle 23:06 | Permalink

    Benvenuto nel Club dei quanto-confusi!
    Speriamo che Marco D. non ci cacci !
    Io ho fatto l'università, ma -non ricordando praticamente nulla di matematica- sono tagliato fuori da tutto ciò che non sia buona divulgazione scientifica, però conto sempre su quelli che possono spiegare la fisica anche alla nonna.
    Nipotino Marco D., batti un colpo ! 🙂

  34. Pubblicato il 31 ottobre 2010 alle 21:55 | Permalink

    Caro Marco e caro Gigi,

    ci mancherebbe proprio che vi cacci: perché dovrei? 🙂 Quanto all'oggetto del contendere, la prendo deliberatamente alla lontana.

    Il nostro "senso comune" si è sviluppato osservato il comportamento del mondo macroscopico in ambiti ben precisi e limitati (per esempio, osservando il mondo come appare nel campo della radiazione elettromagnetica che chiamiamo "visibile", che è una frazione ben limitata di tutto lo spettro). Questi paradigmi di ragionamento, che sono in qualche modo incarnati nella fisica classica, sono per definizioni ragionevolmente "visualizzabili", e noi siamo in qualche modo programmati per pensare che per induzione debbano essere estendibili anche ad ambiti per i quali non sono stati pensati. Non appena però in questi ambiti ci avventuriamo e scopriamo che il nostro paradigma di pensiero non funziona più viviamo uno smarrimento profondo. La reazione tipica è quella di tentare una mediazione: d'accordo, la MQ spiegherà anche bene i risultati degli esperimenti, ma siccome non posso "visualizzarla" la di la delle formule della loro ostica interpretazione, cerco rifugio in vani tentativi di "visualizzazione approssimata". Da qui l'onda, e il corpuscolo, e gli orbitali, e bla bla bla.

    La realtà è allo stesso tempo più semplice e più radicale. È l'illusione di poter associare a una qualche "visualizzazione" un maggiore grado di "realtà" il problema. Mia moglie ha gli occhi verdi, nessuno metterebbe in dubbio la realtà degli occhi verdi di mia moglie. Ma le molecole che compongono l'iride degli occhi di Irene emettono ben altro che radiazione nel campo del visibile in quella particolare lunghezza d'onda. E in ogni caso, la rappresentazione degli occhi di Irene che ha un pipistrello o una mosca è ben diversa dalla mia. Forse che la mia è più "reale"? In senso relazionale forse si, ovviamente, ma in senso fisico certamente no!

    Ma se dunque "visualizzabile=reale" non vale nel macroscopico, perché dovremmo scandalizzarci dell'assenza (o incapacità) di visualizzare le relazione che sembrano regolare le interazioni a livello microscopico secondo gli schemi (già dimostrati illusori) che applichiamo nella quotidianità al macroscopico.

    La fisica si occupa di misure, e di relazioni numeriche tra variabili misurabili. Questa definizione può sembrare arida, e invece apre spazi di visione e di comprensione molto maggiori. Chiaramente serve la comprensione della matematica e della sua capacità di "disegnare" i fenomeni per afferrare in pieno il senso di questa frase, perché ogni altro tentativo alternativo si ridurrà troppo spesso a una "visualizzazione" fuorviante. Ovviamente ci sono vie di mezzo, ma per campi come la MQ o la relatività raramente si sfugge. E non vale poi gridare al paradosso.

  35. Marco Muroni
    Pubblicato il 1 novembre 2010 alle 00:42 | Permalink

    Grazie

    Non potevo iniziare con parola differente da questa;
    non per il contenuto (cè solo una via di interpretare questa frase) in sè, ma con che spirito e intenzione hai voluto chiarire , ovviamente in parte (e non, certamente, per demerito tuo).

    Detto questo, cercare di comprendere molti, e forse tutti, i concetti è notevolmente difficile, per non dire impossibile dato quanto scritto sopra.

    Non ritengo di avere una sorta di barriera nei confronti della mia incapacità di non rendere "solidi" i concetti, e le diverse varietà ed infinità di realtà che possono esistere...

    Non voglio necessariamente rifugiarmi nel caldo ed invitante proseguire delle cose... Cerco di comprendere, forse... è vero pigramente, quello che esiste oltre il semplice vedere...e con questa parola mi riferisco ad ogni modo che abbiamo per percepire la realtà..

    Domande come quelle che ti ho posto, sono per me motivo di pensiero e, come penso, lo sono state per tutti Voi.

    Una delle cose più belle di questo mondo, è la curiosità che abbiamo solo noi, come specie... e poter, anche se in piccolo, avere risposte per ragionare su di esse e per porsi ancora una volta delle domande...

    Spero di non essere motivo di confusione nel blog; capisco che possano essere perlopiù riflessioni personali, che motivo di interesse per gli altri utenti.

    però in forza di quello che ho domandato, vorrei chiederti la possibilità che, un giorno, tu possa affrontare l'argomento; ed in modo più approfondito se vorrai.
    Credo, potrebbe essere una cosa utile a tante persone che sono eneromemente interessate a questi argomenti...

    Ciao,

    Marco Muroni

  36. GIGI
    Pubblicato il 1 novembre 2010 alle 16:12 | Permalink

    Grazie anche da parte mia, Marco.
    Oltre le qualità che tutti nel blog ti riconoscono, riscontro spesso con te delle affinità elettive e qui le ritrovo nel tuo modo di guardare gli occhi verdi di tua moglie. Negli occhi della persona che ami c'è tutto l'universo!
    P.S. so che non cacceresti mai un ignorante, ma la provocazione era per sollecitare la tua risposta.

    Grazie anche a Marco M, anche fra noi c'è un'affinità: "Una delle cose più belle di questo mondo, è la curiosità che abbiamo solo noi, come specie… e poter, anche se in piccolo, avere risposte per ragionare su di esse e per porsi ancora una volta delle domande…"
    Lo scopo della divulgazione non è solo di soddisfare questa curiosità, ma soprattutto di stimolarla. ( Sentito, Marco D.? 😉 )

  37. Marco Muroni
    Pubblicato il 4 novembre 2010 alle 10:52 | Permalink

    Ciao Marco...
    stavo (per l'ennesima volta) riflettendo su ciò che hai scritto...

    La matematica, quindi, sembra essere l'unico strumento in grado di rendere giustizia alla realtà, liberandola dalla soggettività.. quindi anche un insetto, come una mosca, che sapesse utilizzare tale linguaggio potrebbe discernere quello che percepisce attraverso i propri sensi, da quello che è in "verità" (quasi) la realtà; un pò come facciamo noi.. o meglio Voi...

    Ma...la matematica, è veramente l'unico strumento possibile per essere sicuri di avere una "visione" oggettiva delle cose?

    Non prenderla come una provocazione, mi chiedo solo se è possibile che esistano differenti "linguaggi" per analizzare e spiegare i fenomeni dell'universo in modo oggettivo... (?)

    Il cruccio che ho in mente è che, in fin dei conti, questo modo di analizzare ciò che ci circonda è "semplicemente" frutto del nostro modo di ragionare e di pensare; quindi in parte, potrebbe non essere a priori, arido da soggettività; il ragionamento, perlomeno, credo possa essere corretto. (?)

    Capisco che sono (passami il termine) matematicamente limitato, nonstante io non possa ragionare in termini puramente matematici, per mancanza di conoscenze (etc..) , ci sono alcuni esempi che turbano alquanto...
    Ad esempio ciò che deriva dal principio di indeteminazione di Heisenberg ; l'impossibilità di determinazione porta ad una conseguenza per certi versi, a mio modo di vedere, limitante... la probabilità;

    Mentre scrivo capisco che il problema, probabilmente ( 😉 ), non riguarda lo strumento "matematica"; ma la scala di grandezze a cui devo sottostare e con la quale analizzo il fenomeno e con cui inevitabilemnte interagisco per giungere ad un risultato...

    Mi chiedo quindi se in sostanza la nostra possibilità di comprendere il mondo in modo oggettivo sia, purtroppo, limitata anche dalla scala di interazione che necessariamente dobbiamo tenere conto e subire, nei confronti di ciò che ci circonda... (?)

    Vorrei proporre infine un assurdo; giusto per autodichiararmi incompetente nonchè vaporoso e confusionario essere umano:

    Se io fossi un elettrone potrei, in qualche maniera, conoscere la mia posizione e la mia velocità relativamente ad un oggetto "vicino" ad es, un nucleo atomico?

    Gli "strumenti" che potrei utilizzare per analizzare i fenomeni che in quella situazione mi circonderebbero, potrebbero in qualche modo essere più efficaci e meno "probabilistici" rispetto a quello che possiamo realizzare attualmente e in rapporto alla nostra "scala di interazione" ?

    Prometto che con questo post concludo la mia mini serie di pensieri, e non cercherò di rubare altro tempo a meno di tue buone nuove che mi risvegliassero domande dirette e non discorsi "gasificati" come questo...

    P.S @GIGI sono contento di non essere l'unico normo-con-fuso... pensavo di essere una bestia rara nell'ambito delle persone "comuni".

    Grazie

    Ciao

    Marco Muroni

  38. Pubblicato il 10 novembre 2010 alle 09:34 | Permalink

    Marco, la matematica è certamente uno degli strumenti che puoi usare per guardare quello che ti circonda. Il punto non è tanto se sia migliore in assoluto, ma se sia il migliore nell'ambito specifico di voler fare delle predizioni sul comportamento di un sistema che osservi in base a delle osservazioni precedenti (che è quello che la scienza fa). In questo specifico ambito la (modellizzazione) matematica è l'unico strumento che funziona. Questo ovviamente non toglie dignità ad altre discipline, a patto che non si cerchi di far fare loro quello che non possono.

    Quanto al fatto che la nostra capacità di comprendere il mondo sia legata alla scala tipica delle interazioni che reggono la nostra quotidianità, c'è sicuramente del vero in quel che dici, soprattutto se la speculazione rimane appunto soltanto qualitativa, e non quantitativa/matematica. Il formalismo matematico ti aiuta a uscire dalla gabbia del "buon senso comune" (anche se ovviamente da solo non basta).

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  • Mi chiamo Marco Delmastro, sono un fisico delle particelle che lavora all'esperimento ATLAS al CERN di Ginevra.

    Su Borborigmi di un fisico renitente divago di vita all'estero lontani dall'Italia, fisica delle particelle e divulgazione scientifica, ricerca fondamentale, tecnologia e comunicazione nel mondo digitale, educazione, militanza quotidiana e altre amenità.

    Ho scritto un libro, Particelle familiari, che prova a raccontare cosa faccio di mestiere, e perché.

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