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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
