Il bosone di Higgs potrebbe distruggere l’Universo

Che scemenze che tocca leggere! Non ho ancora capito se chi scrive queste cose lo fa apposta oppure davvero non capisce nulla di quel che scrive…

Leggo da un articolo su Repubblica online: lo scienziato allerta sui potenziali rischi legati agli esperimenti sulla cosidetta “particella di Dio”... Ma si può scrivere una scemenza del genere? Ma quando mai?

Quel che c’è scritto sul libro di Hawking è questo: “The Higgs potential has the worrisome feature that it might become metastable at energies above 100 billion gigaelectronvolts (GeV). This could mean that the universe could undergo catastrophic vacuum decay, with a bubble of the true vacuum expanding at the speed of light. This could happen at any time and we wouldn’t see it coming.”

Il cosiddetto problema della stabilità del vuoto è noto almeno dal 1974 (ben prima che si scoprisse il bosone di Higgs, ma dieci anni dopo la sua ipotesi) ed evidentemente non ha nulla a che fare con la scoperta del bosone. Il bosone, evidentemente, esisteva anche prima di essere scoperto, quindi anche se non l’avessimo scoperto un eventuale suo ruolo nella morte dell’Universo così come lo conosciamo sarebbe stato indipendente dagli esperimenti. Che c’entrano gli esperimenti? I rischi legati agli esperimenti? Ma che dite?

Detto questo, il problema è tale solo per gli scienziati! Voglio dire che nel nostro ambiente il termine “problema” di usa quando qualcosa non si capisce, non nell’accezione in cui normalmente questa parola è usata (ho un problema: la macchina non parte e farò tardi al lavoro!). In cosa consiste il problema?

Il campo di Higgs, che è quello che dà origine alla massa delle particelle interagendo con esse, ha una curiosa proprietà: se fossimo capaci di rimuoverne un po’ da una regione dell’Universo si troverebbe in una condizione energetica instabile che lo spingerebbe a riformarsi immediatamente e spontaneamente. In altre parole possiamo pensare (molto superficialmente) che un Universo completamente vuoto sia estremamente instabile e che tenda ad evolvere spontaneamente verso una condizione nella quale è presente una certa quantità di campo di Higgs. Quando un sistema evolve spontaneamente verso una condizione lo fa perché la nuova condizione è energeticamente favorevole rispetto a quella iniziale: un Universo vuoto (pieno di nulla) ha quindi un’energia maggiore rispetto a quella posseduta da un Universo riempito di campo di Higgs. Quindi l’Universo tende a stare in una condizione che rappresenta un minimo dell’energia. Il problema consiste nel fatto che, in linea di principio, di questi minimi ce ne potrebbero essere più d’uno. In particolare non si può escludere, nota ormai la massa del bosone, che esista un minimo più favorevole rispetto a quello in cui ci troviamo oggi. Se esistesse quest’altro minimo l’Universo potrebbe transire spontaneamente verso questa condizione, nella quale le leggi fisiche sarebbero del tutto diverse e dunque non potremmo esistere.

È del tutto evidente che questo non ha niente a che fare con la scoperta del bosone, ma, se mai, è una proprietà dell’Universo per la quale non possiamo farci niente. Il problema è che non sappiamo come fare a meno di questi ulteriori minimi, nel senso che quasi scientistsnessuno crede che questo scenario sia plausibile; l’idea è che la nostra teoria sia incompleta e che aggiungendo nuove informazioni si dovrebbero realizzare condizioni per cui non è possibile che questi ulteriori minimi esistano. Noi crediamo, infatti (ma questo è un pregiudizio, non è stato mai scientificamente dimostrato), che l’Universo è così come l’osserviamo perché non può essere altrimenti; in pratica non crediamo che l’Universo sia così per caso; se è così è perché, partendo da una condizione qualunque, evolve per forza di cose in un Universo come il nostro.

Ma anche se non fosse così e ci fossero questi pericolosi minimi, la probabilità che una transizione del genere accada (e comunque, se accadesse, non potremmo farci nulla) è tale per cui il tempo che in media ci si aspetta che trascorra prima di avvenire è molti ordini di grandezza maggiore rispetto alla vita media attesa per il nostro Sole!

Non so voi, ma io, almeno, dormo tranquillo.

Fisica Sperimentale: nuova versione disponibile

Grazie al prezioso lavoro di un non piccolo numero di attenti lettori, ho provveduto ad aggiornare i contenuti del mio e-book sulla Fisica Moderna, che è ora disponibile nella versione aggiornata sul mio sito istituzionale www.roma1.infn.it/people/organtini/publications, sempre con licenza Creative Commons.

Nella nuova versione sono stati corretti alcuni refusi e sono stati profondamente modificati i paragrafi relativi al corpo nero. Anche il capitolo nel quale s’illustra il fenomeno dell’aumento della massa nei sistemi di riferimento in moto è stato rivisto per precisare che in realtà tale fenomeno non esiste, se non come un comodo sistema per eseguire semplici stime (che tuttavia può portare a degli errori). In effetti ero stato tentato di sopprimere quelle considerazioni, ma poi mi ero deciso a includerle perché il fenomeno è comunque descritto in molte pubblicazioni e in molti libri di testo.

Ho presentato il testo a un convegno a Catania. I contenuti e sopra tutto l’approccio sono stati molto apprezzati. In quell’occasione è risultato abbastanza chiaro che quello di Fisica Sperimentale è l’approccio corretto: bisogna ricostruire un percorso scolastico che elimini una lunga serie di inutili concetti e che sia profondamente ripensato alla luce della fisica moderna. Il mio collega Marco Giliberti, di Milano, ha fatto giustamente notare che chi dice che la fisica classica ha a che fare con oggetti indipendenti dal formalismo della teoria e per questo reali, dice il falso: le forze ne sono un esempio evidente. Le forze non esistono se non nella visione Newtoniana della Meccanica. Hanno senso solo quando si scrive F=ma. Non hanno alcuna realtà al di fuori di quel paradigma. Se vogliamo che i nostri studenti capiscano la fisica moderna non dobbiamo insegnare loro la fisica classica per poi smontarla! Dobbiamo far scoprire loro la fisica che conosciamo oggi senza doverli stupire con “effetti speciali”, che sono tali solo perché li abbiamo nutriti per anni di concetti sbagliati.

Spero che i miei impegni mi permetteranno, in un futuro non lontano, di completare l’opera di Fisica Sperimentale in questo senso. L’obiettivo è quello di arrivare a un corpus di fenomeni e di leggi fisiche tra loro coerenti, costruito in maniera rigorosa e coerente.

Grazie a chi ha contribuito, con donazioni o con consigli e segnalazioni di errori o imprecisioni.

 

 

Un e-book sulla Fisica Moderna

Sono molti gli insegnanti delle scuole nelle quali faccio i miei seminari che mi chiedono con insistenza materiale didattico per sé e per i loro studenti. Sfortunatamente nel panorama editoriale (anche internazionale) non ci sono, a mio modo di vedere, prodotti adeguati. I testi, infatti, si dividono in due categorie: quelli destinati agli studenti universitari in discipline scientifiche, troppo specialistici, e quelli destinati al grande pubblico, eccessivamente banali.

Gli studenti bravi trovano questi ultimi interessanti, ma per certi versi deludenti, perché abituati a studiare la fisica in un certo modo, hanno l’impressione che gli si stia nascondendo qualcosa o che gli si stia raccontando una favoletta.

Allora ho pensato di colmare questo vuoto realizzando un prodotto che credo innovativo sotto molti aspetti: nelle modalità di distribuzione (gratuito e libero con licenza Creative Commons), nei contenuti e nel linguaggio (pensati per insegnanti e studenti volenterosi, ma adatti anche a studenti meno preparati, che possono saltare le parti piú formali), e nella tecnologia (quasi tutta Open Source, con filmati embedded nel testo, che è cosí adatto a essere sfogliato su un computer o su un tablet).

Ieri ne ho rilasciato la prima versione pubblica in due formati: il landscape è il formato preferito, che consente di leggere il volume sullo schermo di un dispositivo avendo accesso ai filmati e ai link di ipertesto; il portrait per coloro che amano la carta e desiderano averne una versione stampata (si perde la funzionalità dei filmati e dell’ipertesto, ma si può comunque accedere ai primi attraverso i link che sono sempre riportati in calce agli spazi predisposti per i filmati).

Potete scaricare entrambe le versioni all’indirizzo http://www.roma1.infn.it/people/organtini/publications. Si tratta, come detto, di una prima versione e come tale potrebbe contenere errori (tipografici, di fisica e di calcolo). Non ne garantisco la totale correttezza, per quanto abbia fatto il possibile. Se ne trovate, segnalatemeli. Sentitevi liberi di distribuire i link a chi vi pare.

Terminato il corso di aggiornamento in Fisica Moderna

Con l’incontro di oggi si è chiuso il ciclo per l’aggiornamento degli insegnanti del Liceo Vitruvio Pollione di Avezzano sulla Fisica Moderna. Negli incontri abbiamo parlato di fisica relativistica, di meccanica quantistica e di fisica delle particelle.

Per ogni argomento siamo partiti dalle osservazioni sperimentali e da queste abbiamo ricavato le Leggi fisiche che riguardano i sistemi in moto relativo (relatività ristretta), il campo gravitazionale (relatività generale), i sistemi microscopici (meccanica quantistica) e le forze fondamentali (fisica delle particelle). Abbiamo condito tutto con esperienze tratte dal quotidiano (o quasi): i navigatori GPS per la fisica relativistica; i microscopi elettronici, le celle fotovoltaiche, i sensori per le macchine fotografiche e gli altri apparecchi elettronici per la meccanica quantistica. Per la fisica delle particelle abbiamo visto come, a partire dallo studio della scarica degli elettroscopi, nasce il modello a quark e perché pensiamo che le interazioni procedano attraverso lo scambio di particelle mediatrici delle forze. Abbiamo anche discusso il meccanismo di Higgs che fornisce la massa alle particelle, illustrandolo con un semplice sistema classico (una carica elettrica in un condensatore).

Ho distribuito agli insegnanti una versione preliminare dei miei appunti sulla Fisica Moderna che conto di rendere pubblici tra qualche settimana.

Una nuova puntata di Fisicast è online

Lo scorso mesbicep2_results2-450x450e di marzo l’esperimento BICEP2 ha annunciato di aver rivelato segnali di onde gravitazionali nell’Universo primordiale. Sebbene prove indirette di onde gravitazionali fossero già note, la scoperta di BICEP2 conferma un’altra teoria molto importante: quella dell’Universo inflattivo. Questo mese è ospite di Fisicast il Prof. Paolo De Bernardis, dell’Università di Roma “Sapienza”: uno dei massimi esperti nel settore. È lui che ci spiega cosa sono le onde gravitazionali primordiali e come sia possibile rivelarle attraverso lo studio della polarizzazione della radiazione cosmica di fondo.

Ascoltate questa interessante puntata sul sito di Fisicast o attraverso il vostro Podcast preferito.