In article <7tsf22$jvt$2_at_draco.tiscalinet.it>,
"Alberto Carboni" <spacemail_at_tiscalinet.it> wrote:
> Qual'� l'utilit� del prossimo esperimento nell'accelleratore di
particelle
> di brookhaven (vicino a NewYork) dove verranno accellerati nuclei di
oro?
> L'ho letto su focus (prevedo gi� la vostra reazione riguardo alla
rivista)
> dove si parla di ricostruire le condizioni del Big Bang, ma non �
molto
> preciso al riguardo, vorrei sapere se questo esperimento possa essere
in
> grado di unificare le 5 forze (molto improbabile) o altrimenti quale
sia la
> sua utilit�.
Dunque, caschi bene: Il sottoscritto sta appunto finendo
una tesi (masters attraverso ricerca) sull'esperimento della
"concorrenza" (uno degli esperimenti sulla collisione
degli joni al CERN Noi usiamo nuclei di piombo, ma l'idea di
base e' assoltamente la stessa.).
Gli esperimenti con gli ioni non hanno come oggetto lo studio
dell'unificazione delle forze, ma lo studio piu' approfondito
di una delle forze "non unificate" particolarmente "ostica":
La cosiddetta "interazione forte", responsabile di tenere insieme
i quarks nei protoni e neutroni, e di legare protoni e neutroni
nei nuclei.
Sebbene la teoria di questa interazione sia da tempo nota, usarla
per fare calcoli e predizioni e' estremamente difficile a causa
di difficolta' matematiche.
Forse avrai sentito dire che non e' possibile separare una
coppia o una tripletta di quarks, perche la forza che li lega
e' simile alla tensione di una catena (cioe' e relativamente
debole a piccole distanze, ma diventa piu' forte oltre un raggio
critico).
Tuttavia, e' possibile creare quark "liberi" nel modo "opposto":
Se si comprime e/o riscalda un grande insieme di protoni e neutroni
(appunto ,per esempio, facendo scontrare due nuclei pesanti a
forti energie), e' possibile "sciogliere" i protoni e neutroni
ed arrivare ad una "zuppa" di quark (e gluoni, gli equivalenti
dei fotoni nelle interazioni forti) "quasi liberi".
(Plasma di quark e gluoni, o QGP)
Questo e' "utile"/interessante, visto che:
a) L'universo era un QGP poco dopo il big bang
b) Si pensa che il QGP esista al centro di stelle a neutroni
c) Sarebbe la prima volta che si crea un sistema governato
da interazioni "subatomiche" abbastanza grande da essere
studiato con metodi della meccanica statistica
d) Con uno studio approfondito, sara' possibile dedurre il diagramma
di fase della materia nucleare,e capire meglio come
i protoni e neutroni sono tenuti insieme, nonche le forze residue
(molto
complicate) che legano protoni e neutroni nei nuclei
e) E' la prima volta che si osserverebbe una transizione di fase
ad "alte energie" (le transizioni in altre forze, tipo quella
che unifica la forza debole ed elettromagnetica, sono ad energie
assai piu' alte)
e) Si prevede che l'interazione forte dentro il QGP obbedisce
ad una simmetria "rotta" nello spazio normale (la simmetria,
chiamata "simmetria chirale"
non e' esatta, visto che assume che la massa dei quarks leggeri
u e d sia uguale. Ma l'approssimazione e' molto buona).
Studiare sperimentalmente come si "rompe" questa simmetria, e gli
effetti della sua restaurazione sarebbe molto utile.
Le collisioni fra ioni pesanti sono, quindi, molto interessanti.
Il problema e' che STABILIRE che il QGP si sia formato (piuttosto
che, semplicemente, un gas molto caldo di particelle "normali",
con quark non liberi) e' difficilissimo
(studiarne le proprieta' ,quindi ,e ancora piu' difficile):
Infatti il QGP si forma ,raggiunge l'equilibrio ,si raffredda ,
e infine i quarks si ricombinano in protoni, neutroni
e altre particelle. (Il tutto in 20^(-18) secondi circa).
Noi possiamo solo studiare queste "altre particelle" prodotte
DOPO che il QGP si e' dissolto per capire
cosa e' successo "al centro".
(Un'analogia sarebbe studiare il ghiaccio per capire le caratteristiche
dell'acqua da cui quel ghiaccio si e' formato).
Quali indizi siano piu' o meno buoni per stabilire se un QGP si
sia formato e' ancora controverso fra i teorici:
Il nostro esperimeno si basa sul fatto che in un QGP la produzione
di quark s (un pochino piu pesanti degli u e d) sia agevolata, e che
quindi un aumento di particelle contenenti s in una collisione di ioni
sia un buon indizio che il QGP si sia formato.
Questo aumento e' gia stato osservato e misurato e, (per quanto
ci riguarda :-) ), il QGP e' gia' stato prodotto.
L'esperimento di Brookhaven ,invece, si basera' sull'assunto che
sistemi di due quarks "pesanti" (in particolare il sistema
formato dal quark c e la sua antiparticella)
e vicini verranno soppressi (ma non
totalmente eliminati) in un QGP (dove la densita' di quark
sara' piu grande della separazione fra i due c),
mentre saranno relativamente
indisturbati anche in un "gas" di particelle ad alta temperatura.
Quello che si attende di piu' ,tuttavia, sara' l'esperimento ALICE
che dovra essere basato nel nuovo accelleratore del CERN.
Questo esperimento riuscira' a misurare la maggior parte dei
segnali proposti come indizi, e sara' "flessibile", visto che
funzionera' sia con nuclei pesanti (che produrranno un QGP
puro a temperatura molto elevata) che con nuclei piu' leggeri
(che invece produrra un QGP parziale o un gas di particelle).
(cosi' si potra' studiare il diagramma di fase della materia
nucleare in dettaglio).
Per finire, qualche link utile:
la homepage dell'esperimento ALICE e a
http://na49info.cern.ch/alice/html/intro/
La pagina di uno degli esperimenti a Brookhaven in cui si parla
della fisica del QGP e a
http://www.rhic.bnl.gov/afs/rhic/star/doc/www/physics/IntroQGP.html
Ciao
GT
Sent via Deja.com
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Received on Thu Oct 14 1999 - 00:00:00 CEST