Il fuoco della scienza:
Luce sull’universo o doloroso incendio per l’umanità?
La ricerca scientifica, soprattutto negli ultimi anni, sta conducendo l’uomo a nuove e sorprendenti scoperte che certamente saranno utili anche in ambito pratico. Risale allo scorso anno, ad esempio, la scoperta delle onde gravitazionali, che sono state definite da molti scienziati “la scoperta del secolo”. Diversi scienziati protagonisti delle ricerche che hanno condotto alla splendida scoperta alla domanda “Che conseguenze avrà sulla vita di tutti gli uomini?” hanno risposto che per ora non c’è alcun progetto pratico che miri a sfruttare le onde della gravità, ma che è abbastanza riduttivo confinare la grandezza di una scoperta scientifica alle sole conseguenze che avrà nella vita pratica di ogni uomo. Prima di correre alle conseguenze delle scoperte, infatti, sarebbe necessario apprezzare la scoperta in sé, apprezzare il passo avanti dell’uomo verso la comprensione della natura: l’idea di sfruttare questa comprensione dovrebbe venire, certamente, dopo. La scienza è la fatica dell’uomo che usando ragione, oggettività e leggi matematiche cerca di comprendere la realtà: in primo luogo per amore del sapere e per la voglia di comprendere; in secondo luogo per sfruttarla, usando le sue conoscenze per migliorare lo stile di vita dell’intera società. Non a caso scienza ed innovazione tecnologica vanno spesso a braccetto e ogni nuova conoscenza umana è seguita da innovazioni in campo tecnico, che vanno ad agire sullo stile di vita delle persone ed anche sulla loro mentalità.
“Vi sono due modi secondo cui la scienza influisce sulla vita dell’uomo. Il primo è familiare a tutti: […] la scienza produce strumenti che hanno completamente trasformato l’esistenza umana. Il secondo è per sua natura educativo, agendo sullo spirito”1 sostiene Einstein. La scienza, infatti, ha il potere di cambiare profondamente l’uomo, che di fronte alle innovazioni deve confrontarsi con i suoi poteri e con i suoi limiti. La scienza “rende possibile l’invenzione di cose che arricchiscono la vita, anche se nel contempo la complicano”2 continua Einstein. Quest’ultimo visse sulla sua stessa pelle le conseguenze di un uso sbagliato della conoscenza scientifica: grazie alla sua legge della Relatività si scoprì il funzionamento delle reazioni nucleari e fu possibile la realizzazione della bomba atomica. Il grande scienziato era solito affermare che se avesse conosciuto le conseguenze della sua teoria, nella vita, non avrebbe fatto il fisico ma l’orologiaio. Molte volte, infatti, le scoperte scientifiche sono state sfruttate dall’uomo per la costruzione di armi o comunque di strumenti di distruzione. Basti pensare alle bombe atomiche o a quelle chimiche. La stessa scienza che ha permesso lo sviluppo della medicina, l’invenzione dei trasporti, di strumenti utilissimi come il PC o il cellulare, potrebbe condurre l’intero mondo alla rovina. Ovviamente la ricerca scientifica è inarrestabile e deve esserlo ma è assolutamente necessario non smettere di ragionare sulle possibili conseguenze di un uso sbagliato e folle delle scoperte. Giuseppe O. Longo, informatico e scrittore, sostiene che “La nostra capacità di agire ha superato di gran lunga la nostra capacità di prevedere […]. La tecnologia è importante per ciò che consente di fare, non di capire”3 e purtroppo ultimamente soprattutto, una strana forma di egoismo sta spingendo l’uomo a fare, ad agire e basta, senza valutare minimamente le conseguenze delle azioni, senza fermarsi neanche per un attimo alla bellezza intrinseca della scienza, splendida manifestazione della voglia irrefrenabile dell’uomo di comprendere ciò che lo circonda.
“La scienza è una delle massime conquiste (la massima si può sostenere) della mente umana, e il fatto che il progresso sia stato in effetti compiuto, in grandissima parte, da persone di intelligenza normale procedendo passo dopo passo a cominciare dall’opera dei predecessori rende la vicenda ancora più straordinaria, e non meno.”4 La scienza è infatti la più splendida rappresentazione del potere dell’uomo, di tutti gli uomini, che si sforzano di comprendere se stessi e il mondo che li circonda. Quando questa voglia di comprendere diventa voglia di primeggiare, purtroppo, la scienza perde il suo primario obiettivo: la voglia di capire, la ricerca e l’amore per il sapere. Lo stesso Einstein sosteneva: “Due cose sono infinite: l’universo e la stupidità umana, ma sulla prima ho ancora dei dubbi!” e che cos’è la stupidità umana se non la voglia incontrollata di agire, di vincere e basta, senza indagare, senza capire. Lo stesso uomo che si inchina alla bellezza, all’infinità, alla complessità dell’universo dovrebbe comprendere di essere una creatura, un pezzo di quell’universo e dovrebbe gestire la sua brama di potere assoluto su tutto, addirittura, proprio sull’immenso universo. La scienza è infatti un’arma: può difenderci, aiutarci, salvarci se usata con intelligenza e consapevolezza, ma anche distruggerci, annullarci se usata con stupidità.
Nota bibliografica:
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A. Einstein, “Pensieri degli anni difficili”, tra. ital. di L. Bianchi, Torino, Boringhieri, 1965
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IBIDEM
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G. O. Longo, “Uomo e tecnologia: una simbiosi problematica”, Ed. Univ. Trieste, 2006
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J. Gribbin, “L’avventura della scienza moderna”, Longanesi, 2002
Chiara Borri
Excursus cosmologico
L’esigenza di conoscere l’Universo e la sua origine è presente in tutte le epoche. La scienza che studia l’Universo e le sue leggi è la cosmologia (dal greco antico kosmos, “ordine” e logos, “discorso”), che ha sviluppato il proprio pensiero filosofico e scientifico nel corso degli anni. Basti pensare alla visione che aveva Aristotele dell'Universo caratterizzato dal “divenire” e dalla “sostanza immobile”. Infatti la Terra e la Luna erano viste come due sfere differenti, che si spiegavano attraverso la mescolanza dei quattro elementi ed il mondo veniva percepito come un’entità finita, incorruttibile ed eterna.
Il modello aristotelico non era fondato su temi simbolici o racconti mitologici, ma forniva piuttosto una descrizione razionale del mondo attraverso la spiegazione di fenomeni fisici.
Tra il 408 a.C. e il 355 a.C. riprese gli studi dell’allievo di Platone Eudosso di Cnido, che propose il modello astronomico denominato “Geocentrico”, elaborato in seguito da Ipparco e Claudio Tolomeo, le cui opere diffusero questo sistema in tutto il mondo antico.
Alla base di questo sistema vi è il principio della circolarità ed uniformità dei moti celesti, uno dei cardini delle concezioni aristoteliche. Secondo tale teoria, quindi, le stelle, il Sole, la Luna e gli altri corpi celesti ruotano attorno alla Terra attraverso una sfera cristallina, mobile di moto uniforme circolare ed imperniata ai poli celesti.
Alla fine del XVI secolo il danese Tycho Brache propose una revisione drastica del modello aristotelico-tolemaico, denominandolo “Sistema ticonico”. Con una nuova strumentazione astronomica, fece le osservazioni più accurate prima dell’invenzione del telescopio, attingendo dalla teoria eliocentrica di Copernico, secondo la quale i pianeti girano attorno al Sole, la Luna è dotata di un moto di rivoluzione e la Terra ruota su se stessa in senso antiorario.
Alla nascita della cosmologia moderna, nel 1915, l’Universo cominciò ad essere studiato attraverso il metodo scientifico.
Einstein per primo applicò al calcolo dell’evoluzione dinamica dello spazio, la legge secondo la quale quest’ultimo è in continua espansione, sconvolgendo la visione comune di un cosmo statico ed eterno.
L’equazione di Einstein ha portato all'idea che l'universo abbia un inizio. Infatti la famosa teoria del Big Bang spiega come l'universo sia nato da una singolarità gravitazionale in cui erano concentrati tutto lo spazio-tempo e la sua materia.
Per quanto dopo il 1970 il modello del Big Bang sia rimasto praticamente senza serie alternative, esso presenta alcune rilevanti lacune. Ciò ha portato gli studiosi a cercare risposte a numerose domande e problemi irrisolti.
Uno dei problemi più importanti della cosmologia è l'espansione dell'universo conosciuto come energia oscura. Una parte sostanziale, circa il 60% della massa-energia dell'universo è una misteriosa forma di energia che lo sta spingendo a un ritmo accelerato. Che cosa è questa energia, e da dove viene?
I cosmologi non trovano una risposta a tali di questi quesiti, infatti molti testi scientifici parlano di una parte “oscura” della cosmologia come quell’insieme di domande e problemi irrisolti che da tempo non trovano risposta.
D'altronde come disse Omero “il fascino dell’ignoto domina tutto” e forse è proprio questo il grande incanto della cosmologia: soffermarsi a guardare il cielo con le stelle e pensare: “La cosa più incomprensibile dell’Universo è che esso sia comprensibile” (Albert Einstein).
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Davide Asci
Intervista impossibile a... Peter Higgs
Guidaldi: Professor Higgs, come sappiamo lei ha avuto un grave attacco di panico, mentre si trovava alla guida della sua automobile lungo la costa orientale degli Stati Uniti. Come si è sentito in quell’istante?
Higgs: Ho avuto la sensazione che il mio stomaco si chiudesse in una morsa, il mio cuore batteva precipitosamente e il mio respiro era sempre più fuori controllo. Non capivo più nulla ed ero terrorizzato del fatto che avrei potuto uccidere mia moglie e mio figlio in un incidente. Lo spavento mise alla prova i miei riflessi e fortunatamente accostai e fermai la macchina.
Guidaldi: Gli attacchi di panico, però, non vengono dal nulla, ma anzi derivano da esperienze negative passate che segnano la nostra vita. La mente non le riesce ad eliminare, così se non vengono espresse, si tramutano in tutto ciò. Lei aveva la chiave della felicità proprio lì accanto, erano gli anni Sessanta, era in viaggio attraverso l'America ed aveva un bambino ed una moglie amorevole. Cosa c’era che ha fatto sì che la sua felicità fosse interrotta, causando quell’attacco di panico?
Higgs: Il motivo del mio nervosismo quel giorno in macchina, era dato dal fatto che di lì a poco, avrei dovuto illustrare le mie idee in una conferenza con gli scienziati più all’avanguardia del mondo. Scienziati che avevano smentito la maggior parte delle teorie scientifiche che gli erano state proposte. Ora, invece, potrei dire: colleghi più invidiosi che preparati.
Guidaldi: Lei arrivato nel teatro ha ricevuto critiche, se lo aspettava?
Higgs: Ho ricevuto moltissime critiche addirittura ancora prima di presentare la mia teoria. Tant’è che il professor Stephen Hawking, scettico delle mie capacità , fece una scommessa di 100 dollari, dicendo: "Penso che sarà molto più eccitante se non troviamo il bosone di Higgs“. Da allora, però, vide diminuire la propria capacità economica, tanto che in seguito modificò le proprie affermazioni ritenendo che: "Questo è un risultato importante e Peter Higgs dovrebbe vincere il Premio Nobel." Quando ho sentito uscire dalla sua bocca tali parole non mi sono meravigliato, Hawking non è un fisico delle particelle e io non ho mai creduto ai suoi calcoli.
Guidaldi: E’ stupefacente che un personaggio di tale importanza come Hawking le sia riconoscente per la sua scoperta. Precisamente la teoria da lei formulata che cosa riguarda?
Higgs: La semplice idea alla base del mio lavoro è costituita dalla affermazione secondo la quale le particelle acquisiscono massa mentre si muovono attraverso un campo. Quasi fosse la metafora della nostra vita che, in un certo senso, è appesantita dalle relazioni.
Guidaldi: Come mai lei pensa che le relazioni siano così impegnative da appesantire la nostra vita? Aveva problemi dal punto di vista familiare?
Higgs: Lei deve sapere che io sono sempre stato una persona molto solitaria. Da giovane, infatti, non sono mai stato particolarmente interessato alle ragazze tanto che sorpresi tutti quando mi sposai con Jody Williamson, una docente americana di lingua. La mia fama e le mie ricerche, però, si rivelarono un problema per la mia vita familiare, poichè, dopo la nascita del mio secondo figlio, divorziai da mia moglie. Il duro e faticoso lavoro di scienziato mi ha portato a dover scegliere di mettere la mia carriera prima della mia famiglia e a preferire la mia particella a mia moglie. Ancora adesso, dopo tanti anni, il ricordo di quella scelta così pesante mi commuove fino alle lacrime.
Guidaldi: Questo duro sforzo, però, è stato ricompensato da un premio. Ce ne vuole parlare lei stesso?
Higgs: Avevo sempre pensato che ricevere un Nobel per me sarebbe stato un trauma e in quel momento l’ho vissuto. Dopo quasi metà di un secolo nel 2013, venni finalmente insignito del prestigioso Premio Nobel per la fisica. E' dal 1964 che lo aspettavo. Mi sono sentito totalmente sopraffatto dall’emozione, ho cercato a lungo di essere distaccato, ma alla fine non ho potuto evitare il coinvolgimento emotivo.
Guidaldi: E da quel momento in poi è cambiato qualcosa nella sua vita?
Higgs: Assolutamente no. Sono tornato a Edimburgo e ho brindato con i miei figli. Tutto tornò normale poichè decisi di rinunciare a inseguire la gloria e mi dedicai all'insegnamento. Il mio appartamento è sempre rimasto uguale tant’è che non ho mai avuto un televisore, né ho mai saputo usare un computer, la mia unica passione sono stati sempre e solo i libri, i dischi in vinile e le riviste di fisica. Io non ho mai avuto bisogno di niente di più che di me stesso e di una matita appuntita per lavorare.
Guidaldi Martina 3A
Il campo di Higgs è come un'infinita distesa di neve, dove i fiocchi di neve
sono i quanti, anche chiamati Bosoni di Higgs.
Il Bosone di Higgs conferma il Modello Standard delle particelle, e giustifica il fatto che abbiano masse diverse tra loro.
Il Bosone svolge il lavoro di dare massa a tutte le altre particelle elementari.
Le equazioni del Modello Standard sono molto simmetriche, infatti le particelle appaiono tutte allo stesso modo e per differenziale vi è il Bosone di Higgs. A seconda di come le particelle interagiscono con lui acquisiscono masse differenti.
Prendiamo ad esempio una persona come se fosse una particella.
Quando una persona scia, andando veloce, non interagisce con la neve.
Allo stesso modo una particella, passando velocemente nel campo
, non interagiscecon i Bosoni e non acquista massa.
Quando invece una persona cammina con gli scarponi, affondando e andando più piano, interagisce con la neve. Come quando una particella, passando lentamente nel campo, interagisce con i Bosoni e acquista massa.
In conclusione più una particella passa veloce, meno interagisce con il campo e meno acquista massa.
Una particella veloce ha massa minore rispetto a una particella lenta che ha una grande massa.
Premettendo che la massa è una quantità di materia percepibile, toccabile e analizzabile con i sensi umani.
Possiamo affermare che senza il Bosone di Higgs la materia sarebbe esistita, ma non avrebbe potuto avere alcuna massa.
Dopo la fase iniziale del Big Bang, l'Universo perde una parte della sua energia iniziale: si viene a creare allora un campo di energia sull'intero spazio possibile, chiamato campo di Higgs, che viene attraversato da alcune particelle impazzite.
Durante questo attraversamento nel campo di Higgs, alcune particelle vengono rallentate dai Bosoni di Higgs e devono così trasformare la loro energia in massa.
Queste particelle sono di quattro tipi diversi: elettrone, muone, bosone W, quark Top.
Mentre l'elettrone viene rallentato pochissimo e si mantiene una particella ad altissima energia; il quark Top invece cede moltissima della sua energia e diventa la particella con più massa; le altre due particelle rimangono in mezzo.
Prendiamo come esempio una festa....
Ad un certo punto entra una celebrità (la particella lenta), gli ospiti (i Bosoni) si precipitano sul nuovo arrivato che acquista così sempre più importanza (massa). Allora possiamo dire che una particella acquisisce più massa grazie ai Bosoni di Higgs . Poco dopo entra il postino (la particella veloce) e nessun ospite (i Bosoni) si raduna intorno a lui così da non avere importanza (massa). Possiamo dire che allora una particella senza i Bosoni di Higgs non acquisisce massa.
Il Bosone di Higgs è il Quanto del Campo di Higgs, quindi uno dei suoi componenti, che condensando intorno alla particella elementare (la "celebrità ") ne provoca la massa.
Per questa ricerca è stato necessario allestire un gigantesco, macchinario al CERN: un grande acceleratore di particelle chiamato L arge Hadron Collider, che corre
sottoterra nelle campagne fra Francia e Svizzera.
L’acceleratore di particelle o Lhc è la più grande macchina mai costruita dall’uomo per riprodurre il Big Bang, si potrebbe paragonare ad un’immensa ruota da Luna Park con enormi magneti conduttori blu raffreddati a elio.
IL BOSONE DI HIGGS:
