Re: Il paradosso dei gemelli. O.T.

Inviato da  ruggero_20 il 2/3/2007 9:33:45
Citazione:

ivan ha scritto:
Citazione:
(Interessa un post in cui posso motivare, non mi aggredite prima di sentire la motivazione, il perchè gli acceleratori e le collisioni sono "l'unico metodo" con cui puoi studiare questi tipi di particelle?)


Allora: si deve capire come funziona un televisore .
Che si fa?

Lo si prende e lo si butta giù dal 193 -esimo piano di un grattacielo.

Poi si va giù nel cortile e si raccolgono i frammenti e li si cataloga: questo è fatto così, quest'altro è fatto così etc etc

Si ripete l'esperimento lanciando un televisore dal 320-esimo piano.

Poi lo si lancia da un elicottero.

Poi ancora da un aero e poi dallo spazio.

Si riuscirà mai a capire come funziona un televisore in questo modo ?


A parte che le analogie sono chiaramente fuorvianti, comunque mi pare chiaro che il televisore lo devi aprire per capire come funziona, ci devi guardare dentro, e questo non è molto facile da fare con gli atomi.

Il tuo punto di vista è comprensibilissimo, ma riesci anche solo a pensare a come "guardare" particelle piccolissime senza acceleratori? Mica puoi usare la vista!
Comunque vedrai che non tutta la fisica è così. Ma per cercare particelle nuove è l'unico modo.

Facciamo qualche considerazione:
Noi vediamo perchè ci sono delle onde elettromagnetiche che interagiscono con i nostri occhi, e queste onde arrivano dopo essere state riflettute da qualcosa.
Quando facciamo una radiografia abbiamo invece che alcune onde attraversano il nostro corpo senza problemi, mentre altre si fermano sulle ossa (assorbite o riflesse, ma non trasmesse).
Quando usiamo un microscopio non facciamo altro che ingrandire una immagine già presente. Ma anche se ingrandiamo sempre di più non è che riusciamo ad avere infinita definizione. Perchè la luce ha una lunghezza d'onda, che è molto simile al concetto di pixel.
Come fai a ingrandire una foto per vedere i particolari se i pixel sono pochi?
Chiaramente devi aumentare la definizione.
Ma come fai? Devi diminuire la lunghezza d'onda, di modo che l'onda elettromagnetica, il fotone, possa delineare il contorno di quello che vuoi vedere.
Ma per diminuire la lunghezza d'onda devi aumentarne l'energia e quindi la frequenza (questa è una caratteristica delle onde elettromagnetiche, nota fin dai tempi di Lorentz, Faraday e Maxwell).
Purtroppo non c'è alternativa, non puoi avere risoluzione necessaria senza avere fotoni di altissima energia.

Allora si è pensato anche ad altri metodi, basati sullo stesso concetto, ad esempio lanciare elettroni che interagiscono per effetto tunnel e risolvono immagini molto utili in medicina (i microscopi elettronici).

Ma ancora siamo molto lontani dal riuscire a "vedere" cosa c'è dentro il nucleo. Non c'è niente da fare, ma per avere più risoluzione devi avere più energia.

Poi c'è anche un'altra questione. Alcune particelle normalmente non esistono, perchè non sono stabili e se anche si formassero decadrebbero immediatamente.
L'unico modo per studiarle è crearle in laboratorio, e per farlo ti serve una energia almeno pari alla massa della particella stessa. Dopodichè ovviamente la particella decade, ma tu sei in laboratorio e riesci a studiare "come" decade, cercando di capirne più che puoi. E con questo metodo si studia il modello standard.
Quindi per studiare particelle nuove, che sono sempre più massive, devi usare sempre più energia.
Ma non tutta la fisica delle particelle è così.

In QCD ad esempio, la teoria che studia i quark e le loro interazioni, questo non accade. Senza entrare in particolari, che risulterebbero troppo complessi, in questa teoria si ha un comportamento completamente antiintuitivo.
Ad alte energie (negli acceleratori nello studio del modello standard) i quark si comportano in modo completamente diverso che nel nucleo! Mentre è stato dimostrato che l'elettromagnetismo si comporta esattamente nello stesso modo.
Quindi non puoi realmente capire cosa accade nel nucleo solo facendo scontrare protoni, devi capirne di più.

Infatti ti trovi davanti al seguente dilemma:

Non puoi guardare nel nucleo perchè ti serve troppa energia.
Se gli dai troppa energia il nucleo diventa qualcos'altro.

Per questi studi quindi sono stati molto utili i risultati degli acceleratori per capire il comportamento "asintotico" delle particelle costituenti, ma ancora c'è molto da fare per descrivere bene il comportamento a basse energie, quelle dei protoni e neutroni che compongono il nostro corpo.

Il fatto è che al contrario delle altre forze della natura, i quarks interagiscono tra di loro più a basse energie che ad alte energie, rendendo molto complicato il calcolo, che non è "semplificabile".

Allora per studiare questo problema è nata tutta una branca della fisica che si chiama "QCD nonperturbativa", in cui si cercano metodi per capire come si comportano i quark nel nucleo a basse energie, senza usare i metodi "perturbativi" che in soldoni significano acceleratori.
Negli ultimi 30-40 anni sono stati fatti passi da gigante in questo campo e un sacco di risultati un tempo insperati sono arrivati, ma è un campo ancora in piena crescita. E' uno dei campi più affascinanti della ricerca moderna.
E il fascino è proprio il fatto che non puoi usare gli acceleratori, ma devi ingegnarti.
Uno dei pochi metodi a disposizione è cercare di scrivere le equazioni più generali possibili, senza troppe approssimazioni, e vedere se negli esperimenti ottieni risultati simili.
E' chiaro che anche in alcuni di questi esperimenti a volte hai bisogno di alte energie, ma non sono necessarie come negli altri casi. Ad esempio se vuoi vedere come una particella pesante decade in un protone a bassa energia più altre cose, devi creare l'energia necessaria per la particella pesante.

Quindi è bene distinguere.
Non sempre scontrare le cose è la soluzione. Ma per molti fenomeni è l'unica possibilità.
Per i fenomeni in cui invece questo non è sufficiente allora sono dolori... devi veramente ingegnarti perchè non esistono per definizione metodi sperimentali veramente adeguati a "guardare" dentro.

In realtà non so se sono stato molto chiaro, spero comunque di aver reso l'idea.

Ciao,
Ruggero

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