L'uomo, la scienza e i misteri dell'Universo

21 Dicembre 2010 | Maddalena Vario | caffè scientifico

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Dalla fisica delle particelle arrivano le risposte alle domande più profonde sulle origini dell’Universo. Grazie alla potenza della tecnologia e della rete.

L’uomo da sempre si chiede di cosa è fatto il mondo e cosa lo tenga insieme. Anche se oggi sicuramente conosciamo l’Universo meglio che in passato e l’attuale Modello Standard della fisica risponde a molte delle nostre domande sull’origine e la forma dell’Universo, tante sono le domande che aspettano ancora una risposta.

È davvero esistito un big bang? I leptoni e i quark sono particelle indivisibili o hanno anche loro una struttura interna? Lo spazio è davvero tridimensionale come lo conosciamo o esiste una quarta dimensione invisibile?

L’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)

promuove, coordina ed effettua la ricerca scientifica nel campo della fisica subnucleare, nucleare e astroparticellare. Sono collegate alla rete GARR 48 sedi in tutta Italia.

Sappiamo che nell’Universo c’è più materia di quella che possiamo osservare, che cos’è allora questa invisibile materia oscura? Esiste un antiuniverso? Il nostro Universo è davvero l’unico?

Domande come queste spingono i fisici a costruire e adoperare acceleratori e rivelatori di particelle sempre più avanzati e potenti con l’obiettivo ultimo di vedere all’interno della materia con maggiore risoluzione. Si tratta di esperimenti che producono, spostano ed analizzano enormi moli di dati e che necessitano di reti capillari e ad altissima banda per collegare i laboratori e permettere la trasmissione affidabile e in tempo quasi reale dei dati che generano. In particolare ci soffermeremo su LHC, l’acceleratore di particelle più grande del mondo, e sui rivelatori OPERA, ARGO e Auger, progetti condotti per l’Italia dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

Un po di storia: dall'atomo alle particelle elementari del Modello standard
Fino agli inizi del XIX secolo si pensava che l’atomo fosse il costituente elementare della materia, il quale avrebbe dovuto essere indivisibile per definizione. La scoperta del fatto che ha una sua struttura interna, è cioè composto di particelle più semplici dette particelle subatomiche, diede vita alla teoria atomica, e quindi alla fisica delle particelle. Dopo le scoperte iniziali di elettrone, protone e neutrone (che costituiscono l’atomo), il numero e la tipologia delle particelle elementari scoperte crebbero in modo continuo. A partire dal 2006, il cosiddetto Modello Standard descrive tutte le particelle elementari ad oggi conosciute e tre delle quattro forze fondamentali note, ossia le interazioni forti, quelle elettromagnetiche e quelle deboli. Ma il Modello Standard non è una teoria completa, perché non è ancora in grado di spiegare pienamente la natura del mondo.

La Fisica delle particelle
La fisica delle particelle è la branca della fisica che indaga sulla struttura dell’infinitamente piccolo ed è alla ricerca dei mattoni fondamentali della materia e delle leggi che ne regolano il comportamento. Talvolta viene anche usata l’espressione “fisica delle alte energie”, quando si vuole far riferimento allo studio delle interazioni tra particelle elementari che si verificano ad altissima energia e che permettono di creare particelle non presenti in natura in condizioni ordinarie, come avviene usualmente con gli acceleratori di particelle.