INFN - Laboratori Nazionali di Frascati
10-12 Ottobre 2012
http://www.lnf.infn.it/edu/incontri/
Relatore: Nadia Pastrone, (INFN TO)
LHC: la macchina delle meraviglie
Al CERN di Ginevra è in funzione un apparato straordinario per indagare i segreti della natura. Le sfide per realizzare la macchina che accelera i fasci di protoni e ioni piombo (Large Hadron Collider) e gli esperimenti che studiano le particelle prodotte nelle collisioni sono state tante.
Come si pensano, costruiscono e usano strumenti così sofisticati per arrivare alla scoperta di una particella che è stata prevista dalla teoria quasi 50 anni fa? E come si può essere certi di aver trovato proprio il bosone di Higgs?
Relatore: Antonio Masiero (Univ. Padova; Vice Presidente INFN)
Prospettive future della Fisica delle Particelle
Relatori:
Fernando Ferroni (Univ. Sapienza Roma; Presidente INFN) e Silvia Bencivelli (Giornalista Scientifica)
Silvia Bencivelli intervista il Presidente INFN Fernando Ferroni
Relatore: Luca Serafini (INFN MI)
Fasci di fotoni brillanti: da Roengten a ELI. Extreme Light Infrastructure. Un secolo di Luce, visibile e oltre.
Quando Roengten scoprì quasi per caso nel 1895 l'esistenza di fotoni ben più energetici di quelli della luce visibile, e li chiamò raggi X, si aprì una nuova era nell'avanzamento della conoscenza scientifica e nello sviluppo delle applicazioni che ne derivarono, tutte di estremo impatto sociale e che hanno cambiato la vita della specie umana nell'ultimo secolo. Si capì ben presto l'importanza di produrre fotoni che potessero penetrare nella materia ordinaria. La capacità di produrre "luce" avanzò significativamente, ma non relativamente alla intensità dei fasci di fotoni prodotti, bensì alla loro energia. Si dovette attendere il 1960, con l'invenzione del laser, per riportare l'attenzione sulla capacità di produrre fasci di fotoni ottici ma con altissima intensità, mai raggiunta prima. La brillanza di una sorgente di luce/radiazione (a qualunque energia dei fotoni associati) rappresenta l'intensità emessa nell'unità di angolo solido del fascio di luce/radiazione. Questa grandezza rappresenta la capacità di illuminare con efficacia oggetti micro e nano-scopici, quindi realizzare immagini di grande interesse scientifico e applicativo (proteine, virus, etc). Il sincretismo tra i raggi X di Roengten e i fasci brillanti di fotoni ottici prodotti dai lasers è oggi realizzato dalle sorgenti di luce di sincrotrone, di terza e quarta generazione, i cosiddetti Free Electron Lasers, svillupati con grande successo negli ultimi 15 anni. E già siamo agli albori di una nuova era, quella dell'ottica relativistica e ultra-relativistica, in cui verranno prodotti fasci laser di intensità così elevata da produrre reazioni sub-nucleari nel vuoto grazie agli elevatissimi campi elettromagnetici associati ai fasci di fotoni ottici. Sarà l'era di ELI, una grande iniziativa europea per la creazione di un'infrastruttura di ricerca distribuita, denominata per l'appunto Extreme Light Infrastructure, in cui si userà nuovamene la luce visibile "ordinaria" per "penetrare" nella struttura nucleare e sub-nucleare della materia.
Relatore: Giulio D'Agostini (Univ. Sapienza Roma; INFN RM1)
Scoperte scientifiche annunciate a colpi di "sigma"
La fisica di frontiera è caratterizzata da ricerche al limite della sensibilità strumentale e dal fatto che i fenomeni cercati possono essere "mimati" da altri meno interessanti ("fondo"). Ne deriva che è impossibile arrivare a conclusioni logicamente certe e si deve ricorrere a metodi statistici. Si sente allora parlare di evidenze sperimentali a "n sigma".
Cosa significano? Il 2011 è stato un anno, sotto questo aspetto, esemplare. I neutrini superluminari di Opera erano dati a 10 sigma, mentre una nuova particelle al Fermilab che avrebbe rivoluzionato la fisica a 3 sigma, più o meno come il bosone di Higgs al CERN. Ad oggi soltanto l'Higgs è sopravvisuto, corroborato a 7-8 sigma (ma allora potrebbe ancora fare la stessa fine dei neutrini "troppo veloci"?). Insomma, cosa rappresentano queste sigma e che informazione ci danno sulla probabilità che quanto annunciato sia veramente una scoperta e non l'ennesimo falso allarme?
Bibliografia:
1) Marco Valli, Le domande della scienza, Accastampato, n. 9, settembre 2012,
http://www.accastampato.it/2012/09/le-domande-della-scienza/ (e referenze ivi contenute).
2) Giulio D'Agostini, L'inferenza probabilistica. Ruolo nelle scienze sperimentali e suggerimenti per il suo insegnamento, Treccani Scuola, Dossier Statistica (2010),
http://www.treccani.it/scuola/dossier/2010/statistica/
3) Serena Cenatiempo, Giulio D'Agostini e Aldo Vannelli, Reti Bayesiane: da modelli di conoscenza a strumenti inferenziali e decisionali, Notiziario Tecnico di Telecom Italia, 2010, n. 3, pp. 16-25,
http://www.telecomitalia.com/tit/it/innovation/notiziario-tecnico/nr3-2010.html (e referenze ivi contenute).
4) Giulio D'Agostini, "p-values erroneously turned into probabilities",
http://www.roma1.infn.it/~dagos/badmath/index.html#added
Relatore: Roberto Battiston (Univ. Perugia; INFN PG)
Breve storia dei Raggi Cosmici
A 100 anni dalla scoperta di Victor Hess, i raggi cosmici mantengono invariato il loro fascino e sono un soggetto di intenso studio da parte della comunità scientifica internazionale. A terra, sotto terra o nello spazio, gli scienziati hanno sviluppato gli strumenti più straordinari per cercare di carpire i segreti che ancora nascondono questi messaggeri dello spazio.
Relatori: Danilo Babusci, Graziano Venanzoni (INFN LNF)
L'esperimento di Madame Wu sulla violazione della parità nelle interazioni deboli
All'inizio degli anni '50, la comunità dei fisici delle particelle elementari era alle prese con il cosiddetto "teta-tau puzzle": due particelle assolutamente identiche rispetto alle proprietà della massa e dello spin, decadevano, via interazione debole, in due stati di parità opposta. Nel 1956 i (giovani) fisici teorici Tsung-Dao Lee e Chen-Ning Yang avanzarono come proposta di risoluzione del puzzle un’ipotesi rivoluzionaria: la violazione della legge di conservazione della parità nei processi governati dalle interazioni deboli. Per verificare tale ipotesi, essi suggerirono l’esecuzione di alcuni esperimenti, il primo dei quali venne realizzato l’anno successivo dal gruppo coordinato da Chien-Shiung Wu. L’esperimento fornì un’indiscutibile conferma dell’ipotesi di Lee e Yang, che, qualche mese dopo corsero a Stoccolma a ritirare il premio Nobel.
Discuteremo l’importanza del concetto di simmetria nella fisica, illustrando gli aspetti salienti della proposta di Lee e Yang e dell’esperimento di Mme Wu.
Relatori: Vincenzo Napolano (INFN Ufficio Comunicazione), Fabio Toscano
Incontro con l'autore: F. Toscano, Il fisico che visse due volte. I giorni straordinari di Lev Landau genio sovietico. Intervista di Vincenzo Napolano
Gennaio 1962: Lev Landau, ferito in un incidente automobilistico, è in condizioni disperate, ma la sua mente eccezionale non può, non deve morire. I migliori medici d’Europa accorrono a Mosca per aiutare i colleghi sovietici, i fisici organizzano una rete internazionale di solidarietà. Ma, nonostante tutti gli sforzi, il cuore di Lev smette di battere.
In flashback, si torna al Landau ragazzo all’ombra della Rivoluzione d’ottobre, passando, tra le due guerre mondiali, alla formazione scientifica e al grand tour alla corte di Bohr, Heisenberg, Pauli e Dirac. Si arriva poi alle vette nella ricerca, alla fondazione della famosa scuola di fisica e alla stesura del celeberrimo Corso di fisica teorica, mentre crescono anche tra gli scienziati le tensioni dovute al regime staliniano.
Geniale, stravagante, polemico e iconoclasta, negli anni Cinquanta Landau è già una leggenda tra i fisici di tutto il mondo. In patria, il regime lo ripaga con un anno di prigione per crimini antisovietici: anche se in seguito parteciperà al progetto atomico URSS e riceverà onori e riconoscimenti, non avrà mai più il permesso di uscire dai confini del Paese. Il finale di questa storia riserva un miracolo e una sorpresa, ma lasciamo al lettore il gusto di scoprirli nelle pagine di Fabio Toscano, un distillato di interviste ai protagonisti, di certosine indagini sulle fonti e di autentica ammirazione per il maestro Landau.
Lev Landau (1908-1968) è stato forse il massimo esponente della fisica teorica in Unione Sovietica, e di certo uno dei più grandi scienziati del XX secolo. Considerato l’ultimo enciclopedista della fisica per i suoi fondamentali contributi in numerosi campi della disciplina, ha vinto il premio Nobel nel 1962. A lui si deve anche il più celebre e sistematico trattato di fisica teorica mai pubblicato.
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