L'UNIVERSO HA ACCELERATO GRAZIE AL BOSONE DI HIGGS?

planckIl telescopio spaziale Planck dell'Agenzia Spaziale Europea ha aggiornato con grande precisione la mappa della radiazione fossile del Big Bang. Questa mappa fornisce preziose informazioni anche a quella parte della fisica che sta all'interfaccia tra fisica delle particelle negli acceleratori (fisica delle alte energie studiata dall'INFN) e cosmologia. Secondo il vicepresidente dell'INFN, prof. Antonio Masiero, "i nuovi dati di Planck sostengono con forza che l' espansione dell' Universo nel suo primissimo stadio (frazioni di miliardesimo di secondo dopo il Big Bang) ha conosciuto una violenta accelerazione nota come inflazione. Nel Modello Standard della fisica delle particelle vi e' un solo candidato per poter dar luogo a tale epoca inflazionaria: si tratta proprio del bosone di Higgs e cui tracce sono state individuate e confermate recentemente alla macchina acceleratrice LHC del CERN di Ginevra".

"Un'attenta analisi condotta sia a livello terico che sui dati presenti e futuri di LHC e di Planck - continua Masiero - potra' dirci se l'artefice delle dimensioni e dell'eta' dell' odierno Universo (cioe' la particella, "inflatone", che ha prodotto l'inflazione) possa essere identificabile con quella particella, il bosone di Higgs, che ha fornito la massa delle particelle presenti nel plasma primordiale. Naturalmente, se il bosone di Higgs del Modello Standard non potesse fungere anche da inflatone, questo aprirebbe un'importante finestra sulla nuova fisica che sta oltre il Modello Standard. Altro risultato rilevante per la fisica delle particelle riguarda il numero di specie di neutrini, vale a dire se possa esiste un quarto tipo di neutrino (il cosiddetto neutrino sterile) oltre ai tre tipi di neutrini osservati. Planck non favorisce la presenza di questo quarto tipo di neutrino, ma, al tempo stesso, i suoi dati non permettono al momento di poter escludere l'esistenza di questa altra ipotetica particella elementare".

FUNDAMENTAL PHYSICS PRIZE

polyakovIl Fundamental Physics Prize è stato conferito ieri sera al fisico russo Alexander Polyakov, per “le numerose scoperte nella teoria dei campi e nella teoria delle stringhe”. Nell’ambito della Cerimonia sono stati premiati anche  i vincitori dei due premi speciali assegnati rispettivamente a Stephen Hawking e a sette scienziati dell’esperimento LHC tra cui gli italiani Fabiola Gianotti e Guido Tonelli. Il Premio speciale, del valore di 3 milioni di dollari,  è stato conferito agli scienziati che hanno guidato la ricerca e la scoperta della particella di Higgs all’acceleratore LHC del CERN. In particolare sono stati premiati Peter Jenni, Fabiola Gianotti per l’esperimento ATLAS, Michel Della Negra, Tejinder Singh Virdee, Guido Tonelli e Joe Incandela per CMS and Lyn Evans per LHC. “I vincitori – recita la motivazione del premio – sono stati premiati per la loro leadership nell’impresa scientific che ha condotto alla scoperta del bosone di Higgs da parte delle collaborazioni ATLAS e CMS ad LHC”.
 
Link http://www.fundamentalphysicsprize.org

bosone atlas1Nuove conferme arrivano dal seminario dei fisici a La Thuile, in Val d'Aosta: il bosone di Higgs scoperto al CERN assomiglia sempre di più, sulla base dei nuovi dati preentati, alla particella tanto cercata. Proseguono le ricerche per la sua ulteriore definizione. Il 14 marzo a Roma, all'Auditorium, i protagonisti della scoperta (Fabiola Gianotti, Guido Tonelli e l'ex direttore del CERN e ex presidente INFN Luciano Maiani) ne discuteranno con Marco Cattaneo. Sarà il primo evento aperto al grande pubblico dopo il seminario di La Thuile. Per prenotarsi: http://www.auditorium.com/eventi/5537330  

Il vicepresidente dell'INFN, Antonio Masiero, ha commentato così i dati provenienti dal seminario di La Thuile: "l'analisi intercorsa dall'estate scorsa ad oggi ha rafforzato gli indizi che la "particella del 4 luglio" fosse proprio il bosone di Higgs del Modello Standard delle particelle e inoltre ha messo in luce qualche ulteriore caratteristica della particella che la rende sempre piu' vicina a ciò che ci aspettiamo per il bosone di Higgs standard. Una di queste caratteristiche che ora emergono e che non erano amcora chiare l'estate scorsa è una proprieta' importante per caratterizzare una particella elementare, propieta' che è chiamata spin della particella". "

"Lo scorso 4 luglio - continua Masiero -  era stato detto che la particella trovata poteva avere spin 0 oppure spin 2; oggi sappiamo che con grande probabilita' tale spin vale zero. Questo e' rilevante non solo perche' conferma che il bosone trovato possiede una caratteristica cruciale del bosone di Higgs del Modello Standard, cioe' che ha spin zero, ma potrebbe essere anche di grande rilevanza per un possibile ruolo giocato dal bosone di Higgs nelle primissime fasi dell'evoluzione dell'universo, cioe' subito dopo il Big Bang iniziale. Abbiamo molte indicazioni che frazioni di miliardesimo di secondo dopo il Big Bang l'Universo ha avuto una fase di espansione fortemente accelerata, quella che e' chiamata la fase di inflazione primordiale. L'inflazione e' l'elemento-chiave per capire l'attuale dimensione spaziale dell'universo e la sua "longevita'", cioe' il fatto che l'Universo abbia quasi 14 miliardi di anni. Ebbene l'inflazione e' stata probabilmente originata dalla dinamica di un bosone a spin zero chiamato "inflatone". Alcune recenti teorie mostrano che il bosone di Higgs del Modello Standard potrebbe aver giocato il ruolo dell'inflatone divenendo quindi il "motore' cruciale nelle prime, decisive fasi di sviluppo del nostro Universo. Il fatto che il bosone trovato a LHC abbia spin zero pone quindi questa particella nel ruolo di particella candidata ad essere stata l'inflatone".

Questa è la traduzione (a cura di Paola Catapano) dell'intervento pubblicato dal sito del CERN: I fisici intervenuti oggi alla Conferenza di Moriond, a La Thuile (Valle d’Aosta), hanno annunciato che la nuova particella scoperta al CERN lo scorso anno assomiglia sempre di più a un bosone di Higgs. Tuttavia, prima di poter fare una dichiarazione definitiva, sono necessarie ulteriori analisi. La chiave per identificare formalmente la particella è, infatti, l’analisi dettagliata delle sue proprietà e del modo in cui interagisce con altre particelle. Dal momento dell’annuncio lo scorso luglio, sono stati analizzati molti più dati, e queste proprietà stanno diventando sempre più chiare. La caratteristica chiave che consentirà di affermare se la particella è effettivamente un bosone di Higgs si chiama “spin”. Se lo spin della nuova particella ha valore zero, potremo affermare che è una particella di Higgs. Se il valore non è zero, allora si tratta di una particella diversa, probabilmente legata al modo in cui funziona la forza di gravità. Tutte le analisi condotte finora  concordano nell’indicare uno spin di valore zero, ma non si è ancora in grado di escludere definitivamente la possibilità che lo spin sia di valore due. "Finché lo spin della particella non sarà determinato con certezza," dice Sergio Bertolucci, direttore per la ricerca al CERN" dovremo continuare a parlare di particella “simile” al bosone di Higgs. Potremo chiamarla “di Higgs”, solo quando sapremo con certezza che il suo spin è zero". Ma anche quando questo sarà chiarito in modo definitivo, il lavoro da fare sarà lungi dall’essere terminato per i fisici. Se la nuova particella è un Higgs, potrebbe essere la particella di Higgs così com’è stata prevista negli anni sessanta, completando così il Modello Standard Model della fisica delle particelle, o potrebbe essere una particella più esotica, che ci porterà a superare il Modello Standard. La posta in gioco è alta. Il Modello Standard spiega tutta la materia visibile nell’Universo, tutto quello di cui noi stessi siamo fatti, ma non spiega il 96% dell’Universo che ci è invisibile, l’universo “oscuro”. Per determinare di che tipo di particella di Higgs si tratti (una volta chiarito il valore dello spin), sarà necessario analizzare minuziosamente le interazioni di questa nuova particella con altre particelle, un compito che potrebbe richiedere molti anni di lavoro prima di raggiungere una soluzione definitiva.

SIAMO SU UN OCEANO DI URANIO E TORIO

Sotto la crosta terrestre, nello strato del mantello, uranio e torio radioattivi funzionano come una stufa che riscalda il pianeta ed è, almeno in parte, responsabile dei movimenti della crosta, quindi delle attività dei vulcani, dei terremoti, della formazione di nuovo fondale marino. Ce lo confermano direttamente i neutrini provenienti dalle profondità del nostro pianeta – i “geoneutrini” - rilevati dall’esperimento Borexino ai Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Lo studio viene presentato a Venezia nel corso del convegno internazionale sulla scienza dei neutrini. Secondo i nuovi dati, nel mantello sono presenti in quantità rilevante gli elementi radioattivi appartenenti sia alla famiglia dell’Uranio-238 sia a quella del Torio-232. La presenza delle due più importanti famiglie radioattive nel mantello, ci permette di valutare quale sia la continua produzione di energia termica nella Terra. Inoltre, il rapporto dei contenuti di Uranio e Torio nel mantello sembra andare d’accordo con quanto si trova analizzando le meteoriti che arrivano sulla Terra dallo Spazio. Questa corrispondenza è un’importante conferma delle teorie sull’origine del Sistema Solare. Infine. è ora evidente che i decadimenti radioattivi sono responsabili di circa la metà dell’energia termica della Terra.

LA DANZA DI VELA VISTA DA FERMI

Vela slices largeQuesta nella foto (e qui in una bella animazione) è la “danza spaziale” di una pulsar chiamata Vela, ripresa dal satellite Fermi attraverso lo strumento LAT, il rivelatore di fotoni di altissima energia che sta al cuore di Fermi, il LAT, che è lo strumento grazie al quale è stata possibile questa scoperta, è stato costruito in Italia dagli scienziati dell’INFN. Il satellite Fermi, lanciato in orbita l’11 giugno 2008, è una missione della NASA realizzata anche grazie all’importante contributo italiano: INFN e INAF hanno, infatti, costruito parti fondamentali dei rivelatori a bordo del satellite e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ha coordinato e finanziato il contributo nazionale all’esperimento. La Vela è una stella composta di neutroni, tutto quel che rimane di un grande Sole che è collassato e esploso quando ha esaurito il suo “combustibile”. Ora ruota su stessa undici volte al secondo e emette i raggi gamma fotografati da Fermi durante la sua rotazione attorno alla Terra.


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