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giovedì 25 settembre 2014

Profumo di particelle

Direi che oggi pomeriggio è stato un bel respirare, al Palazzo Brera. Cristina Lazzeroni dell'Università di Birmingham è venuta alle 18 (come avevo scritto nel post precedente) per raccontare del bosone di Higgs, del modello standard e di materia e antimateria. E' una sperimentale presso l'esperimento LHCb al CERN, l'esperimento dedicato proprio alla ricerca su uno dei grandi misteri dell'universo: perché in esso c'è un eccesso di materia (e d'altra parte se non fosse così, non ci sarebbe nemmeno stata la sua conferenza oggi pomeriggio, per esempio!). Ha raccontato molto bene una materia interessante, che è stata sulla bocca di tutti nel luglio 2012 e, soprattutto, in un modo molto semplice ma non banale. Ha utilizzato delle analogie estremamente azzeccate, in alcuni casi anche provando a mimare i comportamenti delle particelle e mi sembra giusto scrivere i complimenti che già le ho espresso di persona. Infatti, come mi aveva gentilmente chiesto Stefano Sandrelli, sono stato presente alla conferenza non solo per il profumo di particelle, ma anche per eventualmente intervenire in caso di domande teoriche. Per fortuna non è stato il caso, altrimenti avrei rischiato di svuotare la sala per la noia (il rischio c'è stato, visto che è spuntata la teoria delle stringhe...): era piena, come spesso avviene in queste belle occasioni, con, come al solito, gente in piedi ad ascoltare con grande attenzione, forse anche maggiore rispetto a una conferenza scientifica, una di quelle serie che si fanno nei congressi dei ricercatori, per intenderci.
Forse l'aspetto più "nuovo" di cui Cristina ha raccontato è proprio l'asimmetria tra materia e antimateria, che è stata ulteriormente confermata da LHCb nel 2013:
La strada da fare per completare il divario è ancora lunga (mancano ancora 9 ordini di grandezza da riempire!), però passa inevitabilmente attraverso la violazione della simmetria CP, dove con le lettere C e P si intendono le simmetrie di scambio di una particella con la sua antiparticella e di riflessione.
Per spiegare le due simmetrie e la loro violazione, Cristina utilizza due note immagini di Escher: i cavalieri e gli uccelli.
Iniziamo dai cavalieri. Alla figura originale di Escher applichiamo la riflessione, ottenendo una seconda figura in cui i cavalieri bianchi e quelli neri si ribaltano, andando così in direzioni opposte rispetto a quelle iniziali:
A questa seconda figura applichiamo l'inversione di carica, che in questo caso vuol dire invertire il colore del cavaliere, che passa da bianco a nero e viceversa:
La figura è evidentemente differente se si pensa allo sfondo come a un semplice sfondo, ma se immaginiamo la figura spalmata all'infinito, in realtà quello sfondo sono i cavalieri neri che tornano a muoversi nella direzione originale, così come fanno quelli bianchi, e senza che alcunché sia accaduto loro.
Questo è un esempio in cui la simmetria CP viene preservata.
Passiamo agli uccelli. Se applichiamo all'immagine originale la riflessione:
e poi lo scambio di colore
l'immagine finale ottenuta risulta leggermente differente (guardare le code, please!),e questo è il caso di una violazione della simmetria CP, decisamente più interessante da studiare rispetto al caso dei cavalieri.
Insomma: avrete capito che sono rimasto entusiasta (e Stefano ancora di più!) della bella conferenza del pomeriggio, e avrei anche voluto scattare un paio di fotografie, ma il cellulare aveva, oggi, il respiro corto, così, per chiudere, vi propongo un video dell'Università di Birmingham dove Cristina Lazzeroni racconta del suo lavoro:

Aaij R., B. Adeva, M. Adinolfi, C. Adrover, A. Affolder, Z. Ajaltouni, J. Albrecht, F. Alessio, M. Alexander & S. Ali & (2013). First Observation of CP Violation in the Decays of B_{s}^{0} Mesons, Physical Review Letters, 110 (22) DOI: http://dx.doi.org/10.1103/physrevlett.110.221601 (arXiv)

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