Guido Martinelli Alla Ricerca della Particella di Dio 12 Settembre 2009.

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2 Guido Martinelli Alla Ricerca della Particella di Dio 12 Settembre 2009

3 F. Gianotti, G8 HORCs, 18/5/2009 Si studiano le particelle elementari, ovvero i mattoni fondamentali della materia, come elettroni e quark, e le forze che determinano il loro comportamento al livello ``fondamentale La fisica delle particelle cerca di capire le leggi fondamentali della natura incluse quelle che hanno determinato levoluzione e la struttura attuale dellUniverso dallinfinitesimo allinfinito 10 m 10 -10 m 10 m 10 -14 m 10 -10 -18 m 10 -15 -10 -18 m COSA SI CERCA?

4 F. Gianotti, G8 HORCs, 18/5/2009 Big Bang Evolution of the Universe Today 13.7 Billion Years 10 28 cm

5 F. Gianotti, G8 HORCs, 18/5/2009 Atom Proton Big Bang Radius of Earth Radius of Galaxies Earth to Sun Universe cm LHC: super-microscope Hubble ALMA VLT WMAP

6 Cosa sappiamo della materia e delle forze fondamentali ? IL ``MODELLO STANDARD Relativita` Generale Relativita` Generale Teorie di Yang-Mills Rottura EW Simmetria gravita` quark e leptoni tutte le forze conosciute masse di tutte le particelle

7 Cosa sappiamo della materia e delle forze fondamentali ? Relativita` Generale Relativita` Generale Teorie di Yang-Mills Rottura EW Simmetria gravita` quark e leptoni tutte le forze conosciute Eleganza & Semplicita` Simmetria di Gauge Pochi parametri liberi In perfetto accordo con tutti i dati sperimentali masse di tutte le particelle

8 Cosa sappiamo della materia e delle forze fondamentali ? Relativita` Generale Relativita` Generale Teorie di Yang-Mills Rottura EW di Simmetria gravita` quark e leptoni tutte le forze conosciute Eleganza & Semplicita` Simmetria di Gauge Pochi parametri liberi In perfetto accordo con tutti i dati sperimentali Struttura arbitraria non sostenuta da un principio di simmetria Moltissimi parametri liberi Problemi con la stabilita` quantistica masse di tutte le particelle

9 Il meccanismo di Higgs e` il piu` semplice escogitato per rompere la simmetria EW e dare una massa alle particelle P.W. Higgs 344000 electrons1 top quark

10 Il meccanismo della rottura della simmetria e` cruciale per la comprensione del mondo che ci circonda e dellevoluzione delluniverso La scoperta della particella di Higgs (Englert-Brout) ha importanti implicazioni nella comprensione dei principi fondamentali della natura La scoperta dellHiggs e` una misura delle eccitazioni quantistiche associate con una sostanza che riempie il vuoto LHC VUOLE DETERMINARE LE PROPRIETA` DEL VUOTO

11 Assurdo ! Lo studio del ``nulla, o vuoto, ha una lunga storia. Il pensiero occidentale, ed e` stato profondamente influenzato dalla prova di Aristotele che il vuoto non puo` esistere in natura: ``Qualunque moto si arrestera` a meno che ci sia una forza a sostenerlo ma nello spazio vuoto, perche` un corpo dovrebbe arrestarsi in un luogo piuttosto che un altro? ``I moti naturali, senza agente esterno, sono tali che gli elementi pesanti (terra, acqua) cadono verso il basso e gli elementi leggeri (aria, fuoco) vanno verso lalto. ma Come potrebbero esistere I moti ``naturali nello spazio vuoto? E` il principio dell HORROR VACUI,: la Natura lavora in modo da prevenire lapparire del vuoto.

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14 La Natura ha veramente orrore del vuoto ? anche se rimuoviamo la materia (tutta la materia) non otteniamo ``il nulla !!

15 F. Gianotti, G8 HORCs, 18/5/2009 The Higgs mechanism … as exemplified by Prof. David Miller Imagine a room full of people quietly chattering … this is like space filled only with the Higgs field...

16 F. Gianotti, G8 HORCs, 18/5/2009 a well known actor walks in, creating a disturbance as he moves across the room, and attracting a cluster of admirers with each step... the actor is like a particle traversing the Higgs field

17 F. Gianotti, G8 HORCs, 18/5/2009 this increase his resistance to movement, in other words, he acquires mass, just like a particle moving through the Higgs field...

18 …. oltre il ``Modello Standard

19 Il meccanismo per generare un ``vuoto adatto per dare una massa a W e Z e fermioni non è unico HIGGS (implica lesistenza di un bosone ``scalare H, consente di dare una massa a quark e leptoni) Nambu-Jona Lasinio Technicolour Extra-dimensions Higgs composto Alcuni di questi modelli sono già esclusi o non favoriti dai dati sperimentali

20 La natura ha scelto un vuoto fatto di qualcosa piuttosto che del Nulla LHC potrebbe scoprire che la natura ha orrore del Nulla e desidera riempire la ``vuotitudine forse si dimostrera` che lHORROR VACUI era dopo tutto giusto

21 LHC permettera` di affrontare questioni concettuali di valore universale Scoprire lHiggs non significa solo trovare una nuova particella ma svelare un mistero fondamentale, legato allorigine delle masse delle particelle La scoperta del meccanismo della rottura della simmetria EW aprira` nuove questioni irrisolte, alcune Delle quali troveranno forse la risposte a LHC Particella di Dio, gioca coi fanti ma lascia stare i santi … CONCLUSIONI

22 LA PORTA DELLA FISICA DEL FUTURO ( E = 1-10 TEV) E` APPENA DISCHIUSA. SPALANCHIAMOLA: CI ATTENDONO NUOVE SCOPERTE E NUOVI MISTERI