viaggio nel mondo delle particelle elementari

Quando l’energia diventa
materia: viaggio nel mondo
delle particelle elementari
Massimiliano Fiorini!
!
Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra!
Università degli Studi di Ferrara!
e-mail: [email protected]!
Corso di Eccellenza – Ferrara, 16 Marzo 2015
1 nanometro!
10-9 m!
1 fm!
1 femtometro!
10-15 m!
1 nm!
1 mm!
1 m! 1 km!
La Fisica delle Particelle Elementari
n 
Cerca di rispondere alle seguenti domande fondamentali:!
q 
q 
n 
n 
n 
Quali sono i costituenti fondamentali della materia?!
Quali sono le forze con le quali interagiscono e che origine
hanno?!
Idea di base: si vogliono interpretare fenomeni complessi
in termini delle proprietà delle parti più semplici che li
compongono e delle forze che intervengono a comporli!
La risposta a queste domande viene ricercata tramite
un'indagine teorica e sperimentale degli oggetti più
piccoli a noi accessibili!
q  Si vogliono ricreare in “laboratorio” le particelle prodotte
nei primi istanti dopo il Big Bang!
E’ necessario “osservare” oggetti sempre più piccoli…!
3
Cosa vuol dire Elementare?
n 
n 
n 
Elementare = privo di struttura, non composto da altri
oggetti più piccoli!
Elementare = alla base di tutto ciò che ci circonda, tutte
le interazioni che osserviamo in Natura sono
esprimibili tramite le interazioni dei costituenti
elementari o fondamentali!
Come facciamo a sapere se !
un oggetto è elementare !
oppure no?!
4
Un esempio dalla Chimica
n 
n 
Fino al ~1870 le particelle elementari erano gli “atomi”,
che caratterizzavano gli “elementi”!
Mendeleev scoprì che gli elementi sono caratterizzati
da proprietà che si ripetono a intervalli regolari!
q 
n 
Tavola Periodica!
Forte indizio sull'esistenza di una struttura all'interno
dell'atomo!
5
Come osserviamo il mondo?
n 
n 
Grazie alla vista riusciamo a percepire forma, colore,
dimensioni e posizione di un oggetto!
Meccanismo molto simile a quello che avviene in un
esperimento di fisica delle particelle!
q 
q 
Un fascio di particelle (fotoni) emesso da una sorgente
(lampadina) va ad urtare ed interagisce con un oggetto!
I fotoni “rimbalzano” sull’oggetto e raggiungono un
rivelatore (il nostro occhio)!
Quando l’oggetto diventa troppo !
piccolo, il nostro occhio non basta !
più à dobbiamo usare altri strumenti!
n 
6
Lente di ingrandimento
n 
Ingrandimento di poche unità!
7
Il microscopio ottico
n 
Ingrandimento fino a ×1000 con sistema di lenti
composte!
8
Come osservare oggetti più piccoli?
n 
Il livello di dettaglio è limitato dalla lunghezza d’onda!
q 
n 
De Broglie (1924): possiamo
considerare le particelle come
“onde di materia”!
q 
n 
La luce visibile non ci consente di “vedere” oggetti più
piccoli di una cellula (~1 µm)!
Lunghezza d’onda #=h/p (h
costante di Planck, p quantità
di moto)!
Utilizzare le particelle come
sonde!
q 
Visione!
Rivelazione!
Acceleratori di particelle
(variamo p e quindi #)!
9
Come acceleriamo le particelle?
n 
Utilizziamo un campo elettrico,
possibilmente molto intenso!
q 
n 
Una camera (tubo) a vuoto!
q 
n 
Una particella carica viene accelerata da
un campo elettrico!
Per evitare che le particelle del fascio
collidano con le molecole del gas!
Un campo magnetico!
q 
Serve a curvare la traiettoria delle !
particelle!
10
Palle da biliardo
n 
n 
n 
n 
Nel gioco del biliardo possiamo notare come
grandi angoli di deviazione siano possibili
negli urti tra due palle uguali!
Se lanciamo il pallino (più leggero) contro una
palla questo può anche tornare indietro!
Invece se la palla colpisce il pallino non può
essere deviata di molto (nell’esempio l’urto è
centrale e non c’è alcuna deviazione)!
La situazione è analoga negli urti nucleari, dove però non
vediamo il bersaglio (e quindi non possiamo prendere la
mira): dalle deviazioni del proiettile osservate in tanti urti
successivi possiamo capire come è fatto il nucleo!
11
Esempio 1 (a)
n 
n 
Abbiamo un oggetto sconosciuto (bersaglio), e decidiamo
di studiarlo “sparando” molte particelle contro di esso!
Riusciamo a capire la forma del bersaglio dalla
distribuzione delle particelle uscenti?!
12
Esempio 1 (b)
n 
n 
Abbiamo un oggetto sconosciuto (bersaglio), e decidiamo
di studiarlo “sparando” molte particelle contro di esso!
Riusciamo a capire la forma del bersaglio dalla
distribuzione delle particelle uscenti? à triangolare!
13
Esempio 2 (a)
n 
n 
Abbiamo un oggetto sconosciuto (bersaglio), e decidiamo
di studiarlo “sparando” molte particelle contro di esso!
Riusciamo a capire la forma del bersaglio dalla
distribuzione delle particelle uscenti?!
14
Esempio 2 (b)
n 
n 
Abbiamo un oggetto sconosciuto (bersaglio), e decidiamo
di studiarlo “sparando” molte particelle contro di esso!
Riusciamo a capire la forma del bersaglio dalla
distribuzione delle particelle uscenti? à circolare!
15
L’esperimento di Rutherford
n 
Attorno al 1910 Rutherford, Geiger e Marsden
bombardarono con particelle $ sottili lamine di oro e
osservarono tali particelle deflesse su uno schermo
scintillante!
q 
Particelle $: nuclei di elio, composte da 2 protoni e 2
neutroni (massa pari a ~8000 me)!
16
Il modello di Thomson
n 
J.J. Thomson (scoperta elettrone 1897) propose un
modello di atomo nel 1904 detto “a panettone”!
q 
n 
L'atomo è costituito da una distribuzione di carica positiva
diffusa all'interno della quale sono inserite le cariche
negative (come i canditi nel panettone…)!
In base a questo modello le
particelle $ di Rutherford
non dovrebbero subire
deviazioni significative!
17
Risultato inatteso!
n 
Una piccola frazione di particelle $ veniva diffusa ad
angoli molto grandi!
18
Interpretazione: il modello nucleare
n 
Una piccola frazione di particelle $ viene deflessa a
grandi angoli a causa degli urti sui nuclei!
q 
La carica positiva del nucleo atomico deve essere
concentrata in una regione molto piccola (10-100 mila
volte più piccola dell’atomo)!
19
Come studiare il nucleo atomico?
n 
Dobbiamo utilizzare proiettili capaci di penetrare
l’atomo ed arrivare al nucleo!
q 
n 
Piccoli (protoni, elettroni) e molto veloci (#=h/p)!
Dopo Rutherford, la fisica delle !
particelle è continuata utilizzando:!
q 
q 
q 
Sorgenti radioattive!
Raggi cosmici!
Acceleratori lineari e circolari!
20
I raggi cosmici
I RAGGI!
COSMICI:!
Dallo spazio
arrivano nuclei
dall’idrogeno fino
al ferro anche con
energie enormi.!
Interagiscono
nuclaermente con
i nuclei di Azoto e
Ossigeno e produ-!
cono cascate di
pioni, muoni,
elettroni, gamma,
neutrini,!
etc…..!
Fe!
21
Prime scoperte con i raggi cosmici
n 
Il positrone (antiparticella
dell’elettrone) fu scoperto
da Anderson (1933) grazie
alla deviazione dalla parte
“sbagliata” in un campo
magnetico!
traccia del "!
traccia dell’!
elettrone!
e+ rallentato !
(23 MeV)!
lastra da !
6 mm di Pb!
e+ entrante !
(63 MeV)!
n 
Un muone (scoperta
1936) entra dall’alto
nella camera a nebbia,
viene rallentato nella
piastra metallica e poi
decade emettendo un
elettrone e due neutrini
(invisibili)!
22
Acceleratori lineari
n 
Una tensione alternata viene comunicata ai “tubi a deriva”
1, 2, 3, …!
q  All’interno di un tubo la particella si muove a velocità
costante!
q  Nel “gap” tra due tubi viene accelerata dal campo elettrico!
q  I tubi devono essere via via più lunghi per mantenere il
sincronismo con la fase della tensione alternata!
tubo a deriva!
-!
+!
-!
-!
accelerazione!
vel. costante!
-!
accelerazione!
23
Il ciclotrone di Lawrence
n 
E.O. Lawrence ha l’idea di usare lo stesso “gap” molte
volte facendo curvare la traiettoria delle particelle con
un campo magnetico (invece di usare molti “gap”)!
Linee di forza del !
campo magnetico!
Linee di forza del !
campo elettrico!
Poli del magnete!
Due elettrodi cavi a forma di “D” sono collegati a un generatore !
di tensione alternata ad alta frequenza!
24
Gli acceleratori moderni
n 
Gli acceleratori moderni di alta energia sono quasi sempre
dei sincrotroni con:!
q 
q 
q 
q 
Un tubo a vuoto dove circolano i fasci!
Alcune cavità a radiofrequenza dove intensi campi elettrici
aumentano l’energia delle particelle ad ogni giro!
Parecchi magneti a dipolo per curvare le traiettorie!
Parecchi magneti a quadrupolo per focalizzare i fasci!
25
Esperimenti agli acceleratori
n 
Fascio di particelle accelerato contro
un bersaglio fisso!
q 
n 
Due fasci di particelle vengono fatti
collidere uno contro l'altro!
q 
n 
Produzione di nuove particelle e
studio delle proprietà del bersaglio!
Massima efficienza per la produzione
di particelle molto più massive dei
proiettili utilizzati!
L'uso degli acceleratori di particelle è di fondamentale
importanza per lo sviluppo dell'indagine sperimentale!
q 
Permette di superare i limiti di energia, intensità e
riproducibilità posti dalla natura dei raggi cosmici!
26
L’energia si trasforma in materia
n 
n 
Negli urti ad altissima energia si creano nuove particelle,
che non esistono nella materia ordinaria sulla Terra!
La creazione di particelle è dovuta ad un processo di
trasformazione di energia in materia à E = mc2!
s ≈ 2Em
s = 2E
n 
n 
Più è alta l’energia a disposizione, più è grande il numero
di particelle che si possono produrre!
27
In ogni caso l’energia totale si conserva!!
Le particelle elementari
n 
Moltissime particelle scoperte tra il 1897 e oggi:!
n 
Sono davvero tante: non possono essere tutte
fondamentali…!
Possiamo raggrupparle in base alle loro proprietà!
n 
q 
Ricerca di regolarità che diano qualche indizio sulla loro
struttura interna (lavoro iniziato negli anni ‘60)!
28
Un po’ di vocabolario
n 
Leptone: particella elementare non soggetta
all’interazione forte!
q 
n 
Quark: particella elementare soggetta all’interazione forte!
q 
n 
q 
n 
Esempi: up (u), down (d), strange (s), etc…!
Adrone: particella soggetta all’interazione forte e
composta da più quark (o antiquark)!
q 
n 
Esempi: elettrone (e), muone (%), neutrino elettronico!
Barione: costituito da 3 quark (e.g. protone, neutrone)!
Mesone: costituito da una coppia quark-antiquark!
Fermione: particella di spin 1/2, 3/2, etc… (leptoni,
quark, barioni)!
Bosone: particella di spin 0, 1, 2, etc… (particelle
mediatrici delle interazioni, mesoni)!
q 
Lo spin è una grandezza caratteristica di una particella
(momento angolare intrinseco), di natura quantistica!
29
Il modello a quarks (1)
n 
n 
Ordinando le particelle soggette all'interazione forte
secondo due particolari “numeri quantici” (isospin e
stranezza) si notarono delle regolarità!
Questo suggerì a Gell-Mann e Zweig (1964) che tutti gli
adroni potessero essere costituiti da particelle ancora
più fondamentali: i quarks!
Predetta prima di!
essere scoperta!
30
Il modello a quarks (2)
n 
Nella sua formulazione originaria, il modello prevedeva
l'esistenza di tre quarks (e dei relativi antiquarks):!
!u (up)!
!d (down) ! s (strange)!
ciascuno caratterizzato da numeri quantici ben precisi!
n 
Tutte le proprietà degli adroni
allora conosciuti venivano
riprodotte bene dal modello!
Gli adroni furono classificati in
due categorie:!
n 
q 
q 
barioni: costituiti da tre quarks!
mesoni: costituiti da una
coppia quark-antiquark!
31
Il modello a quarks si consolida
n 
n 
n 
All'inizio degli anni '70, per spiegare alcune osservazioni
sperimentali, viene prevista teoricamente l'esistenza di un
altro quark più massivo degli altri: il c (charm)!
Nel 1974 viene scoperta la J/#, mesone formato da una
coppia charm-anticharm (il quark c ha massa ~1 mprotone)!
Successivamente vengono scoperte altre particelle che
sono una combinazione di charm e quarks più leggeri!
J resonance!
Brookhaven!
# resonance!
SLAC!
32
I quarks esistono veramente?
n 
n 
n 
Finora abbiamo parlato dei quarks all'interno di un
modello che spiega la fenomenologia delle particelle che
osserviamo negli esperimenti!
In alcuni decenni di esperimenti, un quark isolato non è
mai stato osservato!
Come possiamo “osservare” almeno indirettamente i
quarks all'interno dei protoni?!
q 
q 
q 
Ripetiamo l'esperienza di Rutherford (protone = bersaglio)!
Dobbiamo usare una “sonda” piccola e penetrante:
l'elettrone è il candidato ideale (non ha struttura interna e
non è soggetto all'interazione forte)!
Deduciamo le proprietà dell’interno del protone dalla
distorsione delle traiettorie degli elettroni e della loro
energia!
33
Conferma sperimentale
n 
Esperimento effettuato ~1970. Un bersaglio di idrogeno
viene bombardato con un fascio di elettroni ad alta
energia. Si misura la direzione e l'energia degli elettroni
dopo l'urto (cinematica un po' più complicata che nel caso
di Rutherford)!
Distribuzione prevista nel !
caso di oggetti puntiformi e di !
spin 1/2 all’interno del protone!
n 
Fino ad oggi i quarks non hanno evidenziato alcuna
struttura: li consideriamo a tutti gli effetti come oggetti
puntiformi e quindi elementari!
34
Scoperta dei quarks più pesanti
n 
Il quark b (bottom o beauty) fu scoperto
nel 1977 al Fermilab di Chicago!
q 
n 
Ha massa pari a circa 5 volte quella del
protone!
Il quark t (top) venne scoperto nel 1994
dopo moltissimi anni di ricerche al
Fermilab!
E’ la particella più pesante in !
assoluto: circa 200 volte il protone!
q 
n 
Tutti gli adroni che conosciamo !
oggi sono composti da questi !
6 quarks (più i loro antiquarks)!
35
I costituenti fondamentali
n 
n 
n 
Abbiamo finora osservato 12
particelle elementari (più le
loro anti-particelle), 6 leptoni
e 6 quarks raggruppati in 3
famiglie (generazioni) di
massa via via crescente!
La forza tra le particelle “di
materia” è trasmessa
(mediata) da altre particelle, i
“bosoni di gauge”!
La materia ordinaria è
formata solo dalla prima
generazione!
36
La materia ordinaria
quark up
quark!
leptoni!
(carica +2/3)!
quark down (carica -1/3)!
elettrone
(carica -1)!
neutrino (nessuna carica)!
particelle!
composte!
protone!
nucleoni!
neutrone!
n 
I protoni e i neutroni formano i nuclei di tutti gli atomi !
37
Forze e mediatori
n 
n 
n 
Ad ogni interazione corrisponde una carica!
Solo le particelle con la carica giusta sono soggette
all’interazione corrispondente!
L’interazione avviene scambiando mediatori!
q  Particelle chiamate bosoni di gauge!
38
Le interazioni fondamentali
n 
Le interazioni fondamentali in natura sono quattro:!
q 
q 
q 
q 
n 
Gravitazionale!
Elettromagnetica!
Forte!
Debole!
Solo delle prime due abbiamo esperienza diretta nella
vita quotidiana (il loro raggio d'azione è infinito) !
q 
Le altre due rimangono confinate nel mondo microscopico!
39
Interazione gravitazionale
n 
n 
n 
n 
n 
La più “evidente”!
La più “antica”!
E’ la più debole di tutte: domina sulle
altre solo su larga scala!
Viene mediata dal gravitone, una
particella prevista teoricamente, ma non
ancora osservata!
La meno nota:!
q 
q 
q 
Non esiste una teoria di campo gravitazionale quantistica
soddisfacente!
Non si sono osservate direttamente le onde gravitazionali!
Non si capisce perché sia così poco intensa!
40
Interazione elettromagnetica
n 
n 
n 
n 
n 
n 
E’ stata compresa a fondo solo nella
seconda metà del 1800 (equazioni di
Maxwell), con l'unificazione dei
fenomeni elettrici e magnetici!
E' responsabile di una vastissima
molteplicità di fenomeni che include tutti
i legami chimici!
A differenza della gravità, ha un ruolo molto
importante nella Fisica delle Particelle Elementari!
L’interazione è mediata dal fotone e avviene tra
particelle dotate di “carica elettrica”!
E’ a lungo raggio!
Dà effetti macroscopici!
41
Interazione forte (1)
n 
E’ responsabile della stabilità dei nuclei
atomici!
q  Non potrebbero in alcun modo essere
stabili a causa dell’interazione
elettromagnetica!
n 
E’ responsabile dei processi di fusione!
q 
n 
Produzione di energia nel sole!
E’ responsabile dei processi di fissione!
Reazioni nucleari controllate e non!
E’ l’interazione che lega insieme i quarks
negli adroni!
q 
n 
q 
Viene spiegata teoricamente dalla
Cromodinamica Quantistica!
42
Interazione forte (2)
n 
L'interazione è mediata dai gluoni, e avviene
tra particelle dotate di “carica di colore”!
q 
n 
n 
Vi sono 3 tipi di carica: “colori” e i
corrispondenti “anticolori” (R G B)!
I gluoni sono 8 e hanno massa nulla!
q 
n 
Tra i quarks e i gluoni stessi!
Possiedono un colore e un anticolore!
I quark all’interno !
di un neutrone!
si scambiano gluoni!
Caratteristica peculiare dell'interazione forte:
sono possibili solo combinazioni “neutre” di
colore!
q 
q 
Questa è la ragione per cui non si osservano
singoli quarks liberi: sono oggetti colorati!
Possiamo osservare solo gli adroni
(combinazioni qqq o qq)!
43
Interazione debole (1)
n 
n 
n 
Responsabile del decadimento di nuclei
radioattivi, dei leptoni e di molti adroni
(decadimento $) !
Caratterizzata da un'intensità molto
inferiore rispetto all’interazione forte ed
elettromagnetica!
Ha un ruolo determinante nell’Universo!
q 
n 
Permette la formazione di deuterio a partire
da due protoni (primi step della fusione
nelle stelle)!
E' la sola interazione a cui è sensibile il
neutrino!
q 
Per questo è così difficile osservarlo!
44
Interazione debole (2)
n 
n 
L'interazione è mediata da 3 particelle (W+, W- e Z0)
e avviene tra particelle dotate di “carica debole”!
Questi mediatori vennero scoperti nel 1983 al
CERN grazie agli esperimenti al collisionatore
protone-antiprotone SppS!
q 
q 
n 
Hanno masse di circa 80-90 GeV (circa 100 protoni)!
Premio Nobel a C. Rubbia e S. Van der Meer nel 1984!
Distingue tra destra e sinistra! (Parità)!
q 
q 
Particella procede come vite levogira!
Anti-particella come vite destrogira!
45
Il Modello Standard
n 
n 
n 
Nel 1967 Glashow, Weinberg e Salam proposero una
teoria in cui le interazioni elettromagnetica e debole
venivano unificate in un'unica interazione: l'interazione
elettrodebole!
Il Modello Standard descrive efficacemente tutte le
proprietà delle particelle osservate finora!
Questa teoria negli anni è stata testata in grande
dettaglio in una serie di esperimenti!
q 
q 
Sono stati misurati con grande precisione i parametri
incogniti della teoria !
Sono state verificate moltissime sue predizioni!
46
Il Modello Standard: i fermioni
47
Il Modello Standard: i bosoni
48
Fermioni e bosoni ordinati per massa
Il pezzo mancante!
del Modello Standard!
fino a un paio di anni fa!
49
Il bosone di Higgs
n 
E’ molto peculiare:!
q 
q 
q 
n 
n 
n 
Non è una particella di materia (leptone/quark)!
Non è un mediatore!
Genera le masse di tutte le particelle mediante un processo
noto come “rottura spontanea della simmetria”!
Nel Modello Standard le particelle
hanno massa nulla à viene
acquistata attraverso l’interazione
con il bosone di Higgs!
Teorizzato da Peter Higgs nel 1964!
Non è stato osservato prima di
LHC perché la sua massa è troppo
elevata per le energie disponibili
negli acceleratori passati!
50
Il meccanismo di Higgs
51
Il Large Hadron Collider (LHC)
n 
n 
n 
n 
n 
n 
E’ il più grande e potente acceleratore di particelle
realizzato finora!
27 km di circonferenza!
Più di mille magneti
superconduttivi tenuti
alla temperatura di
‑271.3 °C!
Energia massima 8
TeV per ciascun fascio!
Operativo da
Settembre 2008!
Collisore protone-protone al CERN di Ginevra !
q 
La collisione avviene tra i quarks (e i gluoni) di cui è
costituito il protone!
52
n 
csdvfd!
Se LHC fosse a
Ferrara…!
53
La macchina del tempo
LHC!
54
Gli acceleratori del CERN
55
Gli esperimenti ad LHC
n 
4 esperimenti principali: ATLAS, CMS, LHCb e ALICE!
27 km di !
circonferenza!
4 punti di interazione!
100 m sotto terra!
56
ATLAS e CMS
n 
n 
n 
n 
ATLAS e CMS: rivelatori “multi-purpose”, cioè non
focalizzati su un singolo processo di fisica!
Il compito fondamentale di questi due esperimenti è la
ricerca del bosone di Higgs e lo studio delle sue proprietà!
Altri obiettivi: verifiche sulle previsioni del Modello
Standard in questa finestra di energie!
Inoltre: trovare Nuova Fisica non prevista dal Modello
Standard, come l'esistenza di particelle supersimmetriche!
57
Scoperta del bosone di Higgs
n 
Annuncio della scoperta del bosone di Higgs è stato dato
il 4 Luglio 2012 dalle collaborazioni ATLAS e CMS !
n 
Negli anni successivi sono state
misurate varie altre proprietà che
hanno confermato la scoperta!
E’ una particella con massa di circa
125 GeV, ha spin nullo e carica
elettrica nulla!
n 
q 
n 
E’ inoltre molto instabile e decade
quasi istantaneamente!
Nobel per la Fisica 2013 a Peter Higgs e Francois Englert
per la “scoperta teorica del meccanismo che contribuisce
alla nostra comprensione dell’origine delle masse delle
58
particelle subatomiche”!
Asimmetria Materia/Antimateria
n 
Il Big Bang ha creato un egual numero di particelle e
anti-particelle, ma l’universo è costituito solo di materia!
q 
Cosa è successo a tutta l’antimateria?!
59
LHCb
n 
n 
n 
n 
Dedicato alla fisica dei mesoni B!
Il decadimento dei B è particolarmente utile per lo
studio dell'asimmetria tra materia ed antimateria!
La violazione della simmetria tra materia ed
antimateria è prevista dal Modello Standard e
conosciuta sperimentalmente da più di 40 anni!
L'entità dell'asimmetria è
troppo piccola per spiegare
l'asimmetria tra materia ed
antimateria dell'Universo: si
devono cercare nuovi
fenomeni al di là di quelli
previsti dal Modello Standard!
60
Particelle “esotiche”
n 
9 Aprile 2014: osservazione della particella “esotica”
Z(4430)- nell’esperimento LHCb!
q 
n 
Non trova classificazione
nel modello a quark
“tradizionale”!
q 
n 
n 
Prima prova della sua esistenza fornita nel 2008
dall’esperimento Belle in Giappone!
Non è composta da una
coppia quark-antiquark
oppure da tre quark!
Il suo contenuto minimale in termini di quark è ccdu!
E’ una particella costituita da 4 quark! !
61
Lo stato dell’arte
n 
Il Modello Standard descrive in modo molto preciso le
particelle elementari e le loro interazioni!
q 
n 
n 
Le sue previsioni sono state verificate da una moltitudine
di esperimenti in vari decenni!
E’ dunque la fine della storia? ! NO!!!
Non è in grado di spiegare molti fenomeni:!
q 
q 
Perché 3×2 famiglie?!
Perché masse così diverse?!
n 
q 
q 
q 
m' < 1 eV, mt = 173 GeV!
Perché 4 interazioni?!
Come includere la gravità?!
…!
62
Materia oscura e energia oscura
n 
n 
Quello di cui vi ho parlato finora spiega solo il 5% circa
dell’Universo!
Cosa si sa del resto? Molto poco…!
63
La Supersimmetria
n 
Molti dei problemi del Modello Standard sarebbero
risolti introducendo una nuova teoria!
q 
n 
Supersimmetria!
Prevede una moltitudine di nuove particelle!
q 
Un partner supersimmetrico per ogni particella
fondamentale nota!
64
Cosa ci riserva il futuro?
n 
Il Modello Standard delle particelle elementari è basato
su moltissimi esperimenti e spiega una grande
quantità di dati sperimentali!
n 
La struttura intima della materia tuttavia è ancora da
capire a fondo: il Modello Standard non può essere la
teoria finale!
n 
Nei prossimi anni, grazie soprattutto a LHC, potremo
esplorare la fisica oltre il Modello Standard, spiegare i
problemi cosmologici e fare un passo avanti nella
comprensione dell’Universo!
65
LHC: Season 2
66
Vi ringrazio
dell’attenzione !
67
Raggi cosmici: messaggeri
n 
n 
n 
Oltre a darci delle importanti
informazioni di Fisica i raggi
cosmici possono darci dei
messaggi sulle loro origine
cosmiche?!
Non è così evidente perché
essendo carichi sono deviati dai
campi magnetici galattici e
quindi si perde la loro
direzione originale!
Sono in atto grandi esperimenti
per rivelare raggi cosmici di
enorme energia che sono
deviati in modo trascurabile
dai campi magnetici galattici!
68
Raggi cosmici: energia
Sharma (2008). Atomic And Nuclear Physics. Pearson
Education India. p. 478. ISBN 978-81-317-1924-4.
69