Masterclasses
23 Febbraio 2015
Treviso
Un primo viaggio nella
Fisica delle Interazioni
Fondamentali
Gianguido Dall’Agata
(Università di Padova)
SUPERFIELDS
ERC Advanced Grant
Fisica (teorica)
… e riduzionismo
Fluidodinamica
Termodinamica
Gravità
Ottica
Le interazioni Fondamentali
Le interazioni Fondamentali
Le interazioni Fondamentali
Le interazioni Fondamentali
Quali sono
le leggi che
le
regolano?
La Teoria quantistica
dei campi
Relatività
Speciale
Combina:
Meccanica
Quantistica
Usa: Principi di Simmetria
Simmetrie
Simmetria: azione che lascia invariante un
sistema (fisico)
Discrete
Continue
Simmetrie
Simmetria: azione che lascia invariante un
sistema (fisico)
Simmetrie
Continue
=
Leggi di
Conservazione
Emmy Noether (1918)
La Relatività
Speciale
SPAZIO e TEMPO
(per Newton)
Primitivi
Assoluti
Esiste un
riferimento
privilegiato:
“Sensorium Dei”
PRINCIPIO DI RELATIVITÀ
La meccanica deve essere la stessa in
tutti i sistemi di riferimento inerziali
Sistemi inerziali
=
Sistemi di rif. su cui non
agiscono forze esterne
PRINCIPIO DI RELATIVITÀ
La meccanica deve essere la stessa in
tutti i sistemi di riferimento inerziali
Sistemi inerziali
=
Sistemi di rif. su cui non
agiscono forze esterne
PRINCIPIO DI RELATIVITÀ
La meccanica deve essere la stessa in
tutti i sistemi di riferimento inerziali
Sistemi inerziali
=
Sistemi di rif. su cui non
agiscono forze esterne
PRINCIPIO DI RELATIVITÀ
La meccanica deve essere la stessa in
tutti i sistemi di riferimento inerziali
Sistemi inerziali
=
Sistemi di rif. su cui non
agiscono forze esterne
PRINCIPIO DI RELATIVITÀ
La meccanica deve essere la stessa in
tutti i sistemi di riferimento inerziali
Sistemi inerziali
=
Sistemi di rif. su cui non
agiscono forze esterne
Problema: la luce non va d’accordo con la fisica di
Galileo e Newton
Einstein: la luce si muove alla stessa velocità per tutti
Problema: la luce non va d’accordo con la fisica di
Galileo e Newton
Einstein: la luce si muove alla stessa velocità per tutti
c!
SPAZIOTEMPO
(per Einstein)
Unica entità
Relativo
Nessun
riferimento
privilegiato
PRINCIPIO DI RELATIVITÀ
La FISICA deve essere la stessa in tutti
i sistemi di riferimento inerziali
Sistemi inerziali
=
Sistemi di rif. su cui non
agiscono forze esterne
CONSEGUENZE
Il tempo scorre in modo diverso per
osservatori che vanno a velocità diverse
CONSEGUENZE
Oggetti in moto risultano più corti della
loro lunghezza a riposo
Lunghezza
a riposo: L
Lunghezza misurata
da chi vede la
macchina
in moto: L/!
SIMMETRIE
• L’invarianza
per traslazioni nello spaziotempo implica la
conservazione del “quadrimpulso”
p4 =
• Nuova
�
E
c
p� = mγ �v
�
definizione per l’energia di una particella:
1
2
E = mγc −→ mc + mv + . . .
2
2 v�c
2
URTI RELATIVISTICI
LHC vengono sparati protoni l’uno contro l’altro al 99,99978%
della velocità della luce ( equivalente a !=480 )
p
+
p
+
10−15 m
•A
10−15
m
γ
• L’energia
totale nel processo si conserva
La Meccanica
Quantistica
Meccanica Quantistica
Dualismo
onda-particella
Principio di
Indeterminazione
Δ x Δ p ≥ h/2π
Urti Quantistici
Nel processo di urto, si producono particelle virtuali
Il Modello
Standard
Il Modello Standard
LA RICERCA DELL’HIGGS...
LA RICERCA DELL’HIGGS...
Il Modello Standard
2012: Scoperta dell’Higgs
2013: Premio Nobel
a Englert e Higgs
E la gravità?
Lo Spaziotempo è dinamico
Lo Spazio si piega
Lo Spazio si piega
Il Tempo si piega
Lo Spaziotempo si crea
• L’Universo
è nato da una
singolarità (??)
• E’ più
grande di quello che
vediamo
• E’ in
continua espansione
Lo Spaziotempo si distrugge
Lo Spaziotempo si distrugge
La Fisica Teorica
vive di
CRISI
e di PARADOSSI
Meccanica
Galileiana
Elettromagnetismo
Relatività
Speciale
Relatività
Speciale
Gravità
Newtoniana
Relatività
Generale
Meccanica
Quantistica
Relatività
Generale
??
Gravità Quantistica?
Oltre il Modello Standard???
La “Gerarchia”
1028cm
10-17cm
10-6cm
1023cm
1010cm
10-8cm
103cm
1015cm
10-13cm
Weak
Scale
~ 1TeV
Hubble
Scale
La “Gerarchia”
1028cm
10-17cm
10-33cm
1023cm
10-6cm
1010cm
????
10-8cm
103cm
1015cm
10-13cm
Planck
Scale
~
1019GeV
Weak
Scale
~ 1TeV
Hubble
Scale
La Torta Cosmica
Materia Oscura: 25%
H & He gas: 4%
Stelle: 0.8%
Energia Oscura: 70%
Neutrini: 0.17%
Altri Elementi
Chimici: 0.025%
Radiazione: 0.005%
LE PREDIZIONI SONO MOLTO DIFFICILI,
SPECIALMENTE PER IL FUTURO NIELS BOHR
