OS2015 - Abstract
Introduzione
I relatori di OrvietoScienza 2015 hanno predisposto degli abstract degli interventi in programma. Pensiamo di fare cosa utile mettendoli a disposizione degli studenti, come ausilio per preparare la loro partecipazione all'evento. Se non l'hai ancora fatto, ti invitiamo a registrarti nel nostro database. Ci aiuterai a capire chi è interessato alle nostre iniziative. Non temere, prendiamo l'impegno di non inviarti troppe email!
Antonio Masiero Le grandi questioni ancora aperte: inquadramento dal punto di vista teorico
La scoperta del bosone di Higgs, ultimo tassello della teoria proposta quasi 50 anni fa, il Modello Standard, chiude un eccitante capitolo della nostra esplorazione del microcosmo, cioe’ dei costituenti piu’ piccoli della materia (le particelle elementari) e delle forze fondamentali che su loro agiscono.Tuttavia rimangono grandi questioni aperte a cui il Modello Standard e’ incapace di dare una risposta: che cosa costituisce il “lato oscuro” dell’Universo, cioe’ quel 96% dell’energia totale del cosmo ripartita tra energia oscura e materia oscura, quale meccanismo fornisce la (piccola) massa ai neutrini, come ha fatto la materia a sopravvivere all’annichilazione con l’antimateria nelle prime fasi dell’Universo.
La risposta a queste fondamentali domande richiede una “nuova fisica” oltre il Modello Standard: nuove simmetrie (la Supersimmetria), nuove dimensioni dello spazio-tempo, nuove forze fondamentali o forse qualcosa di ancora piu’ inaspettato. Proprio il bosone di Higgs potrebbe costituire il “portale” attraverso cui accedere alla nuova fisica: la massa del bosone ci indica, infatti, che le macchine acceleratrici di alta energia e/o alta intensita’ oggi presenti o possibili in futuro potranno scoprire questo nuovo livello della realta’ fisica.
Speranza Falciano L’impatto della fisica sullo sviluppo di nuove tecnologie e sull’economia
La ricerca di base necessita di tecnologie avanzate che spesso non fanno ancora parte del know-how industriale e che richiedono soluzioni innovative. La ricerca di tali soluzioni fornisce continuamente occasioni di trasferimento tecnologico al tessuto sociale ed industriale. Un eccellente esempio di come le tecnologie di frontiera necessarie alla ricerca abbiano prodotto delle ricadute importanti sull'industria nazionale in termini di trasferimento di conoscenze, di impatto economico e di innovazione, e' l'avventura del Large Hadron Collider al CERN di Ginevra che ha portato alla scoperta del bosone di Higgs con il contributo dei fisici dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Sono state moltissime le industrie che hanno costruito oggetti di altissima tecnologia per LHC, l'Italia ha saputo assicurarsi un ritorno degli investimenti in ricerca superiore a quello degli altri Paesi europei. Ad esempio, nelle forniture industriali del 2006, nella classifica delle venti nazioni partecipanti, e' stata seconda nel settore dell'ingegneria civile (23% circa del totale) e dell'ingegneria elettrica (circa 30%), seconda nella meccanica (19%) e terza nelle tecnologie del vuoto e del freddo (13%). Complessivamente e' stata seconda sul totale (18%), preceduta solo dalla Francia (34%, nazione ospitante) e seguita dalla Germania (15%). Particolarmente interessanti sono alcuni studi recenti sull’impatto della fisica sull’economia europea commissionati dall’European Physical Society e sull’economia italiana commissionati dai maggiori enti di ricerca italiani. L’intervento cercherà di illustrare questo percorso che va dalla ricerca di base alla valutazione del suo impatto economico e sociale con dati ed esempi tratti dalla fisica delle alte energie.
Pier Andrea Mandò Le applicazioni della fisica di base ai Beni Culturali
Fra le tante ricadute applicative della fisica e delle sue tecnologie ce ne sono parecchie - non sempre note al grande pubblico - che riguardano un settore che si pensa normalmente molto lontano dalle “scienze dure” come la fisica, appunto: e cioè le applicazioni nel campo dei Beni Culturali.
Tutte le branche della fisica hanno prodotto negli ultimi decenni tecnologie che hanno contribuito a queste applicazioni. L’ottica moderna ha portato, solo per citare due esempi, alla realizzazione di laser “dedicati” sia alla diagnostica dei Beni che alla loro conservazione, e ha inventato tecniche sofisticate basate sulla riflessione della componente infrarossa della luce (non visibile dai nostri occhi) per “leggere” sotto la superficie di dipinti, scoprendo i disegni preparatori del pittore, o rivelando i “pentimenti” dell’artista tra la fase di ideazione dell’opera e la sua realizzazione finale.
E ancora, lo stesso tipo di strumentazioni e di tecnologie sviluppate nell’ambito della fisica nucleare per scoprire le proprietà dei nuclei e delle particelle elementari (acceleratori, rivelatori, elettronica e sistemi di acquisizione dati) si possono oggi utilizzare per scoprire - senza effettuare alcun prelievo - la composizione dei materiali impiegati per produrre un’opera d’arte, oppure per datare reperti archeologici o storico-artistici (magari scoprendo dei falsi), comunque contribuendo a una conoscenza più completa delle opere e del loro stato di degrado, per aiutare da una parte gli storici dell’arte e gli archeologi a ricostruire e interpretare la storia del passato, dall’altra i restauratori a intervenire con cognizione di causa sulle opere che richiedono interventi conservativi.
Nella mia relazione descriverò molto brevemente alcune di queste tecniche fisiche al servizio del Patrimonio Culturale, con qualche esempio applicativo. Potremo poi approfondire, se di interesse, durante la discussione.
Tatiana Pieloni Il Signore degli Anelli: il Large Hadron Collider
Il Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra è ad oggi il collisore circolare di adroni più grande del mondo. Con i suoi 27 Km di circonferenza, l'LHC è stato progettato per accelerare protoni ad un'energia di 7 TeV ed è stato concepito per la ricerca del bosone di Higgs, in effetti scoperto nel 2012. Questa scoperta eccezionale è stata portate a termine nei primi anni di operazione dell'LHC, nonostante la macchina funzionasse ad energie più basse (4 TeV) e con molti meno pacchetti di particelle di quelli previsti nel progetto originale. L'LHC è riuscito dove altri collisori hanno fallito, dando agli esperimenti sufficienti eventi per poter studiare il processo di produzione dell'Higgs. Ulteriori scoperte eccitanti sono attese per il secondo periodo di operazione dell'LHC, che comincerà nel 2015 ad un'energia di 6.5 TeV. Nonostante il grande successo dell'Higgs, la prima esperienza con l'operail funzionamento dell'LHC ha mostrato diverse difficoltà che suscitano nei fisici degli acceleratori preoccupazioni per il 2015. In questo intervento verranno presentati i punti salienti nella scoperta del bosone di Higgs dal punto di vista dei team dell'LHC, e si discuteranno le sfide da affrontare nel 2015. Inoltre verranno illustrati possibili progetti futuri che puntano all’esplorazione di luminosità ancora più alte (progetto High Luminosity LHC) ed energie ancora piu’ grandi (come ad esempio il Future Circular Collider che punta a fasci di 100TeV).
Daniele Spiga Una griglia per il calcolo distribuito larga quanto il mondo
Il Large Hadron Collider (LHC), la più grande macchina scientifica al mondo, composta da un acceleratore circolare di protoni lungo 27km, raffreddato a 1.9K e collocato a 100 metri di profondità, attualmente si affida alla principale infrastruttura GRID in produzione per le necessità di calcolo dei 4 maggiori esperimenti ALICE, ATLAS, CMS e LHCb, che raccolgono dati presso il laboratorio. Essi hanno quindi progettato e sviluppato il loro modello di calcolo basandosi sulla collaborazione di grandi centri di calcolo attraverso la GRID.
Includendo i dati di simulazione della fisica e dei rivelatori, ad LHC si generano complessivamente circa 15 PB (petabyte) [15.000.000 GB], con previsione di crescita per i prossimi anni. Tali dati vanno resi accessibili alla collaborazione LHC che conta circa 6000 fisici.
Il Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) è una infrastruttura di calcolo mondiale che si estende su 40 paesi comprendendo circa 170 centri di calcolo, la sua missione è di fornire risorse computazionali per l'archiviazione la distribuzione e l'analisi dei dati generati da LHC, garantendne uguale accesso a tutti i ricercatori, indipendentemente dalla locazione geografica.
In questo intervento si presenta l'architettura dell'infrastruttura di calcolo di WLCG, l'esperienza acquisita e le prospettive future, tra le quali anche il paradigma del "volunteer computing", come una possibile strategia per l'utilizzo opportunistico delle risorse di calcolo a supporto degli esperimenti di LHC.
Paolo Giubellino Il Little Bang
Nell’ambito del piano strategico dell’Europa per il futuro della Fisica delle Alte Energie, lo studio della materia nucleare ad altissime densitá e temperature é stato indicato come una delle prioritá assolute per il prossimo decennio. A questa ricerca si dedicano con passione alcune migliaia di riecrcatori in tutto il mondo, per gli esperimenti sono stati realizzati o sono in costruzione strumenti complessi in diversi laboratori in Europa, Stati Uniti, Giappone e Russia. Perché? Perché é uno strumento per studiare da un lato aspetti essenziali della materia che ci circonda, dall’altro le proprietá della materia primordiale di cui era composto l’Universo pochi milionesimi di secondo dopo il Big Bang. Si tratta di studiare la materia creando in laboratorio un vero “Little Bang”, quanto di piú prossimo al Big Bang ci sia dato di studiare.
Pierluigi Campana Chi ha nascosto l’Antimateria?
Dalla teoria del Big Bang e dal Modello Standard delle particelle elementari sappiamo che nei primi istanti di vita dell’Universo c’era un equilibrio perfetto tra il numero di particelle (materia) e le anti-particelle (antimateria). Poi, improvvisamente e per un motivo a noi sconosciuto, la materia ha prevalso, facendo scomparire ogni traccia di antimateria.
Oggi la possiamo ricreare solo artificialmente nei grandi acceleratori, ed e' fondamentale studiarla per trovare la chiave di cosa e’ successo all’inizio dei tempi. LHCb e’ l’esperimento che al Large Hadron Collider del CERN cerca di comprendere questo enigma della Natura.
Marco Delmastro La danza della scienza: la caccia al bosone di Higgs, tra teoria e esperimento
Nel 1964 Peter Higgs, Francois Englert e Robert Brout, maneggiando le equazioni del Modello Standard delle interazioni fondamentali, inventano un modo per dare massa alle particelle senza distruggere la capacità delle equazioni della teoria di descrivere il mondo. L'idea non è solo brillante, possiede soprattutto quella caratteristica che la rende una vera teoria scientifica: ha una conseguenza che si può verificare sperimentalmente, l'esistenza di una nuona particella, il bosone di Higgs. Per confermare la fondatezza dell'idea di Higgs e compagni occorreranno ben 48 anni, e una serie di programmi sperimentali uno più ambizioso dell'altro. È solo nel 2012 che gli esperimenti ATLAS e CMS, installati al CERN di Ginevra sull'acceleratore LHC, annunciano finalmente l'avvistamento di una particella che assomiglia molto al bosone di Higgs. La conoscenza scientifica avanza come una danza tra l’idea teorica e la prova dell’esperimento, a volte con passaggi lunghi e soste inattese. E siccome i punti interrogativi sono ancora molti, LHC riprende le sue attività nel 2015: sulle lavagne ci sono ancora molte idee da testare, come molti sono i modi che i fisici immaginano per metterle alla prova, e, magari, confermale.
Fernando Ferroni Da Fermi a LHC - La lunga storia dell’eccellenza italiana nella fisica delle particelle
Enrico Fermi è stato uno scienziato di straordinaria intelligenza e creatività: ha dato contributi fondamentali a svariati ambiti della fisica, dallo studio del nucleo atomico, ai meccanismi di accelerazione dei raggi cosmici, fino a dare inizio alle ricerche in fisica subnucleare. Ha dato vita a 'I Ragazzi di Via Panisperna', quel gruppo favoloso da cui deriva l’eccellenza italiana nella fisica e di cui l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è l’erede. Da allora ne è stata fatta di strada. Oggi lavoriamo al Cern di Ginevra, dove abbiamo scoperto il bosone di Higgs. Costruiamo i nostri esperimenti nelle viscere della Terra, come sotto il Gran Sasso, oppure li mandiamo in orbita nello spazio a bordo di satelliti o sulla Stazione Spaziale Internazionale e persino nelle profondità marine. Le macchine che abbiamo realizzato per le nostre ricerche sono utilizzate per la diagnosi e la terapia medica o per svelare i segreti di preziose opere d’arte. Nel lungo percorso della conoscenza da Fermi a LHC, la fisica italiana ha dato un contributo spesso determinante e la sua storia è ricca e costellata di scoperte epocali, invenzioni geniali e menti brillanti.