Fisica e rivelazione dell'invisibile tesina

Gli anni Sessanta: verso

l’infinitamente piccolo



Dopo l’esperienza della

guerra, un ramo della

ricerca scientifica

procedeva verso la

scoperta delle particelle

subatomiche, le cosiddette

particelle elementari.



In Italia un gruppo di fisici

riuniti sotto la guida di

Edoardo Amaldi, collabora

nelle ricerche ai laboratori

nazionali di Frascati, nati

nel 1953.

La geniale idea di

Bruno Touschek



L’istituzione dell’INFN

prevedeva la costruzione

di un sincrotone con

energie di 1100 Mev.



Touschek propose per

primo di costruire un

anello di accumulazione,

facendo scontrare nello

stesso acceleratore, fasci

di particelle e

antiparticelle accelerate

in verso opposto.

La storia di Touschek



Nato a Vienna nel 1921, di

origini ebraiche, studia e

lavora fin da giovane con

Wideroe.



Si laurea a Gottingen nel

1946 e studia macchine

acceleratrici a Glasgow.



Dal 1952 vive a Roma,

dove offre la sua

collaborazione ai fisici

italiani con idee originali,

tra cui la costruzione

dell’AdA.

AdA: ispirazione di

una zia?



L’anello di accumulazione

(AdA) era un modo

innovativo di

sperimentare la

trasformazione di materia

in energia, senza

l’impiego di energie

eccessivamente grandi.



Alla realizzazione del

progetto parteciparono

oltre a Touschek, anche C.

Bernardini, G. Corazza e

G. Ghigo.

Come funziona l’anello

di accumulazione?



Si fanno collidere 2 fasci di

particelle con stessa massa

e stessa quantità di moto,

in un ambiente sotto vuoto.



Touschek voleva far

scontrare elettroni e

positroni in modo che dalla

loro interazione si formasse

un fotone.



e+e-  e+e- ɣɣ [relazione

prevista]



e+e-  e+e- ɣ [relazione

osservata]

Modi di costruzione



Nel 1960 si costruisce una

«ciambella» circolare

sotto vuoto lunga 4 m,

immersa in un campo

magnetico, proveniente

da un magnete posto al

centro della

circonferenza, dotata

anche di una cavità di

accelerazione a

radiofrequenza.



Il vuoto che serviva era di

almeno 10^-9 Torr.

Modi di costruzione



Corazza riuscì in poco

tempo a produrre, grazie a

delle pompe un vuoto che

arrivava fino a 10^-11

Torr.



Per produrre i fasci di

elettroni e positroni si

bombardava con raggi ɣ

un bersaglio di tantalio.



La vita media dei fasci era

di circa 4/5 ore,

insufficiente per rivelare i

risultati ottenuti.

Come funziona l’AdA?



L’AdA viene allora spostata a

Orsay, dove si poteva

usufruire di un acceleratore

lineare di e-, che produceva

fasci γ molto intensi.



Con un telescopio di

scintillatori e un contatore

Cherenkov di vetro e piombo

si potevano rivelare i γ

prodotti dalle collisioni.

L'ideale sarebbe stato

osservare la reazione e+,e- →

e+e- γ γ



Con l'AdA si riuscì a mostrare

la reazione: e+e- → e+e- γ

Imprevisti di Touschek



La vita media del fascio

accumulato, che

dipendeva dal numero di

particelle (N) e dalla loro

energia (E), è data dalla

relazione:



1/T = α (E) N + 1/To

To=vita media=40 h

circa

 Ad alte energie però,

questo problema non si

incontrava.

Importanza dell’anello di

accumulazione



Sulla base del modello

di Touschek vennero

sviluppati grandi

progetti come l'Adone

(Italia), il LEP (CERN) e

altri in tutto il mondo.



Oggi l’AdA è

riconosciuta tra i luoghi

segnalati per il loro

«AdA e il Large Hadron Collider di interesse storico dalla

Ginevra appartengono alla stessa European Physical

famiglia, solo che la prima è un

microbo, il secondo è come un Society. (EPS).

essere umano» Carlo Bernardini

L’Europa nel

dopoguerra



Negli anni cinquanta, l’Europa

si trovava in una posizione

molto arretrata rispetto ai

grandi progressi nell’ambito

fisico/militare e

fisico/industriale degli USA.



Molti fisici, tra cui de Broglie, il

francese de Rougemont e

l’ingegnere Dautry promossero

e diressero le conferenze di

fisici, (Losanna) prospettando

una collaborazione economica

e intellettuale degli stati

europei per la costruzione di un

centro internazionale di ricerca. Denis de

Rougemont

E l’Italia?



Colonnetti, presidente del

consiglio nazionale di ricerca

italiano (Cnr), in una lettera del 12

novembre 1947 al presidente

della repubblica De Gasperi

esponeva i grandi traguardi

raggiunti dall’America e dalla

Gran Bretagna nell’ambito

militare e tecnologico e la

situazione della Russia e della

Germania, evidenziando la

necessità di fornire ulteriori fondi

alla ricerca italiana.

Il presidente De 

Gasperi La fisica italiana intanto procede

con la ricerca pura, indirizzata allo

studio delle particelle elementari.

La collaborazione europea è

possibile



Alla conferenza dell’UNESCO di

Firenze, il premio Nobel Rabi,

portavoce degli interessi

americani, dava il suo assenso

per la collaborazione europea, ma

rivolta ad una ricerca pura non

agli studi sui reattori.

 Questo primo impulso di Rabi,

diede il via alla nascita di quello

che poi diventerà il CERN,

ufficialmente nato nel 1954.



Così nasce una collaborazione

europea dal punto di vista

scientifico, che prelude ad una

futura collaborazione economica.

(1957- nasce la CEE)

Scelte di percorsi: la ricerca

pura



La linea della ricerca pura era

sostenuta anche da Bohr, il quale

era convinto che delle ricerche

Colonnetti sulle applicazioni della fisica

nucleare avrebbero impedito una

piena collaborazione dei fisici dei

vari stati.



Colonnetti del resto, e anche

Bernardini sostenevano questa

linea seppure Colonnetti in qualità

di direttore del Cnr, faceva delle

pressioni sul democristiano De

Gasperi, affinché fornisse maggiori

finanziamenti alla ricerca,

Bohr ponendola come un caso di

estrema importanza nell’ambito

della difesa internazionale.

La millenaria avventura

dell’atomo



Nel I sec. a.C. Lucrezio, poeta

e filosofo romano, nella sua

grandiosa opera “De rerum

natura” esponeva una visione

della realtà incredibilmente

moderna, ispirata al filosofo

greco Epicuro del IV sec. a.C.



Egli riprese le teorie

sull’atomismo di Democrito e

spiegò la realtà come uno

spazio infinito all’interno del

quale tutti i corpi erano

costituiti da atomi in continua

aggregazione e disgregazione

fra loro. Le spiegazioni di

Lucrezio



L’autore latino sosteneva

l’infinità dell’universo e

l’indeterminismo (anticipazione

Heisenberg), già accettato da

Epicuro.



Tuttavia Lucrezio, come già

Epicuro e Democrito, sosteneva

che gli atomi fossero degli enti

indivisibili, eterni ed immutabili.



Ciò, come sappiamo oggi, non è

vero: gli atomi sono composti da

protoni, neutroni ed elettroni a

loro volta scomponibili in

particelle più piccole come i

quark.

De rerum natura



L’opera di Lucrezio è un

poema didascalico

finalizzato ad allontanare

l’uomo dalla superstizione

(religio) e dalle false paure

(della morte e degli dei),

presentando spiegazioni

scientifiche dei fenomeni

naturali.



Il poema è composto da tre

diadi, fra cui la prima tratta

il tema degli atomi, i loro

clinamèn

urti reciproci nel e

l’infinità dell’universo.

De rerum natura (II

libro)

“E, perché meglio tu discerna l'agitarsi di tutti i

“Nunc age, quo motu genitalia materiai corpi

corpora res varias gignant genitasque della materia, ricordati che in tutto l'universo

resolvant non c'è un fondo, né i corpi primi hanno un luogo

et qua vi facere id cogantur quaeque sit ollis ove possano posare, poiché lo spazio è senza fine e

reddita mobilitas magnum per inane meandi, misura,

expediam: tu te dictis praebere memento.” e che immenso esso s'apra da ogni punto verso

[…] qualunque parte,

“Hoc etiam magis haec animum te advertere con parecchie parole ho mostrato e con sicuro

par est ragionare è stato provato.”

corpora quae in solis radiis turbare videntur, […]

quod tales turbae motus quoque materiai “E per questa ragione più conviene che tu ponga

significant clandestinos caecosque subesse. mente

multa videbis enim plagis ibi percita caecis a questi corpi che vediamo agitarsi nei raggi del

commutare viam retroque repulsa reverti sole:

nunc huc nunc illuc in cunctas undique perché tali agitazioni rivelano che ci sono

movimenti

partis.” di materia anche al di sotto, segreti ed invisibili.

[Lucrezio, De rerum natura - Libro II] Molte particelle infatti ivi vedrai stimolate da urti

ciechi

cambiar cammino e indietro respinte ritornare,

or qui or lì, da ogni punto verso qualunque parte.”

Levi, lo scrittore-scienziato



Primo Levi rappresentò il

panorama italiano degli

anni Sessanta e non solo,

attraverso le sue opere.



Sono fondamentali le sue

testimonianze sulla

Shoah, vissuta in prima

persona e raccontata con

vividi particolari nei

Se questo è un

romanzi:

uomo, La tregua, I

sommersi e i salvati.