Incontro con il fisico Guido Tonelli - Lomazzo, Lunedì 21 novembre 2016

La nascita imperfetta delle cose.

La scoperta del bosone di Higgs splendidamente raccontata da uno dei suoi grandi protagonisti:

una scoperta che rivoluzionerà l'idea che abbiamo di noi e del mondo che ci circonda.

 

Il prof. Guido Tonelli, ordinario di Fisica all'Università di Pisa,

responsabile dell'esperimento CMS nella scoperta del Bosone di Higgs, presso l'LHC del CERN di Ginevra,

sarà presente a Lomazzo lunedì 21 novembre 2016 per un doppio incontro: 

- al mattino incontro per il pubblico e per gli studenti delle scuole, presso il Salone Oratorio di via Milano 24;

- al pomeriggio incontro su invito per le aziende presso l'auditorium di ComoNext in via Cavour 2.

 

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La scoperta del bosone di Higgs splendidamente racconta da uno dei suoi grandi protagonisti. Questo è “La nascita imperfetta delle cose. La grande corsa alla particella di Dio e la nuova fisica che cambierà il mondo” (Rizzoli), libro scritto dal fisico Guido Tonelli, professore ordinario presso l’Università di Pisa e uno dei principali protagonisti della scoperta del bosone di Higgs ad LHC, una delle guide di questo esercito di visionari.

Un libro che racconta col piglio dell’esploratore cosa vuol dire affacciarsi oltre il limite estremo della conoscenza, cosa vuol dire fare la scoperta del secolo il giorno del proprio compleanno, cosa vuol dire capire come tutto è cominciato e come forse andrà a finire.

 

“La nascita imperfetta delle cose”

In quel preciso momento, un centesimo di miliardesimo di secondo dopo il Big Bang, si è deciso il nostro destino. In un universo in cui materia e antimateria si equivalevano, e che quindi avrebbe potuto, in ogni istante, tornare a essere pura energia, può essere bastata una leggerissima preferenza del bosone di Higgs per la materia anziché per l’antimateria ed ecco che si è prodotto il mondo che abbiamo sotto gli occhi. “Ecco qua il minuscolo difetto, la sottile imperfezione da cui è nato tutto. Un’anomalia che dà origine a un universo che può evolvere per miliardi di anni.” Se tutto nasce da lì, dobbiamo capire in ogni dettaglio quel momento cruciale, ricostruirlo fotogramma per fotogramma, al rallentatore e da diverse angolature. Per questo al Cern di Ginevra è stato realizzato Lhc, l’acceleratore di particelle più potente del mondo, il posto più simile al primo istante di vita dell’universo che l’uomo sia stato in grado di costruire. Per questo da anni i migliori fisici del mondo lavorano giorno e notte, ai quattro angoli del pianeta. È così che è stata catturata la “particella di Dio”. Ed è per questo che si studia ancora, per capire di più su come tutto questo è nato e su come andrà a finire la nostra storia: se nel freddo e nel buio o in una catastrofe cosmica, che ci darebbe il privilegio di un’uscita di scena assai più spettacolare.

 

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CHI E' GUIDO TONELLI


Così recita la dicitura della medaglia d'onore del Presidente della Repubblica Italiana conferita a Guido Tonelli:

«A Guido Tonelli, protagonista della scoperta del bosone di Higgs, che ha condotto al premio Nobel per la fisica 2013 a Francois Englert e Peter Higgs. Guido Tonelli, scienziato del CERN e professore dell'Università di Pisa, è l'ultimo esempio di una tradizione di eccellenza che è cominciata con Galileo Galilei per passare attraverso scienziati come Enrico Fermi, Bruno Pontecorvo e Carlo Rubbia.»

 

Tonelli, fisico dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, è stato coordinatore del gruppo sperimentale di ricerca CMS che, insieme all’esperimento ATLAS, guidato da Fabiola Gianotti, il 13 dicembre 2011, ha presentato al Cern i primi dati sulla rilevazione del bosone di Higgs. Il contributo di Guido Tonelli alla ricerca e scoperta della “particella mancante” è di inestimabile valore; ha dedicato gran parte della sua vita professionale a questa ricerca, a partire dal 1993, quando ha iniziato a contribuire all’ideazione e costruzione dell’esperimento CMS.

 

Guido Emilio Tonelli (Casola in Lunigiana, 8 novembre 1950) è un fisico e docente italiano, professore ordinario di Fisica Generale presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Pisa.

Si laurea in fisica nel 1975 all'Università di Pisa e diventa professore nello stesso ateneo nel 1992, venendogli assegnata la cattedra di Fisica Generale al corso di Laurea in Ingegneria informatica.

Lavora nel campo della fisica delle alte energie a partire dal 1976, partecipando agli esperimenti NA1, NA7 e ALEPH al CERN di Ginevra, e all'esperimento CDF al Fermilab di Batavia (Illinois) (USA).

Fra i suoi contributi alla fisica delle alte energie ci sono le prime misure di precisione della vita media dei mesoni contenenti quark charm, test sperimentali di precisione delle interazioni fondamentali del Modello standard, ricerche del bosone di Higgs, di particelle supersimmetriche e di fisica oltre il Modello standard.

A partire dai primi anni novanta la sua attività si concentra sull'esperimento Compact Muon Solenoid (CMS) presso il Large Hadron Collider (LHC) al CERN di Ginevra, al quale partecipa fin dalla fase del disegno concettuale.

Contribuisce alla costruzione di CMS sviluppando l'idea originale del tracciatore centrale basato completamente su rivelatori a semiconduttore al silicio.

Viene successivamente eletto portavoce per l'esperimento CMS per il biennio 2010-2011.

Il 13 dicembre 2011, insieme a Fabiola Gianotti, portavoce di ATLAS, presenta in un seminario al CERN i primi dati di CMS sulla presenza del bosone di Higgs intorno a una massa di 125 GeV/c2.

Tale evidenza viene confermata dagli ulteriori dati acquisiti nel 2012, raggiungendo la fatidica soglia statistica delle 5 sigma e consentendo, il 4 luglio 2012, l'annuncio da parte dei due esperimenti condotti con l'LHC dell'osservazione di un nuovo bosone compatibile con il bosone di Higgs.

Il 14 marzo 2013, i nuovi risultati presentati da ATLAS e CMS alla Conferenza di Moriond che si tiene a La Thuile confermano che tutte le osservazioni sperimentali raccolte fino ad allora sono consistenti con l'ipotesi che la particella osservata sia un bosone di Higgs del Modello Standard.

Grazie a questa scoperta l'8 ottobre 2013 viene annunciato che il Premio Nobel per la Fisica del 2013 è stato assegnato a François Englert e Peter Higgs con la seguente motivazione "per la scoperta teorica del meccanismo che contribuisce alla nostra comprensione dell'origine della massa delle particelle subatomiche, previsione che è stata recentemente confermata dalla scoperta della prevista particella fondamentale da parte degli esperimenti ATLAS e CMS al Large Hadron Collider del CERN".

 

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IL BOSONE DI HIGGS, PERCHE' E' COSI' IMPORTANTE QUESTA PARTICELLA


La grande avventura della particella di Dio e il futuro della fisica

Guido Tonelli, uno dei padri della scoperta del Bosone di Higgs, svela i segreti dell'universo.


Come è nato esattamente l’universo? Da che cosa è composto, se è vero che il 96% della materia e dell'energia che lo costituisce è “oscura” (cioè invisibile e di natura ignota)? E quale sarà il suo destino, tra qualche miliardo di anni?

Sono queste le grandi domande alle quali la scienza oggi cerca di dare risposta. E una nuova chiave d’accesso per questi e altri misteri potrebbe essere il bosone di Higgs, cioè la famigerata “particella di Dio”, individuata al Cern di Ginevra alla fine del 2011. Lo sostiene Guido Tonelli, uno dei protagonisti della scoperta e portavoce dell’esperimento Cms al Cern di Ginevra al momento di quello storico annuncio. Insieme a lui, a capo dell’esperimento gemello Atlas (l’importanza del risultato imponeva due misurazioni indipendenti), c’era Fabiola Gianotti, oggi direttrice generale del Cern.

Nel suo nuovo libro, Tonelli racconta la grande avventura della scoperta di questa particella. Una storia che parte dalle intuizioni del giovane Enrico Fermi, per poi arrivare agli studi di Robert Brout, François Englert e Peter Higgs. Questi ultimi nel 1964 individuarono il meccanismo che dà la massa a tutte le particelle: la “colpa” è di un cosiddetto campo scalare (il “campo di Higgs”), una sorta di fluido onnipresente con il quale le particelle interagiscono e, così facendo, acquisiscono la loro massa caratteristica. Così i fotoni, cioè le particelle che costituiscono la luce, passano indenni attraverso il campo di Higgs e non hanno massa. Gli elettroni, invece, interagiscono di più (ma poco) e per questo hanno una certa massa (piccola). Mentre i quark, che interagiscono ancora di più, hanno una massa maggiore.

Non solo. Conformemente alle leggi della meccanica quantistica, il campo di Higgs ha una natura “granulare”. E la sua componente minima è il bosone di Higgs, una particella che gli scienziati hanno cercato per decenni, senza riuscire mai a trovarla. Ci provò prima l’esperimento Desy, in Germania. Poi Lep al Cern di Ginevra e Tevatron al Fermilab di Chicago. Ma il successo è arrivato nel 2011 solo grazie all’acceleratore Lhc al Cern di Ginevra, una grande impresa scientifica e tecnologica, che ha richiesto più di dieci anni di lavoro, enormi difficoltà e la collaborazione di migliaia di scienziati e tecnici di ogni nazionalità e angolo del mondo. Tra l’altro con ricadute tecnologiche significative (per esempio il cloud) nella nostra vita di tutti i giorni.

Alla fine il successo è arrivato e ha portato al premio Nobel François Englert e Peter Higgs (Robert Brout era morto da poco), che avevano previsto con esattezza quanto poi è stato osservato. Con il bosone di Higgs è stato riempito l’ultimo tassello che era rimasto vuoto del Modello Standard, la teoria che descrive il mondo delle particelle elementari e le incasella in una sorta di tavola periodica. Ma il bosone di Higgs, suggerisce Tonelli, potrebbe spiegare anche molti dei misteri del cosmo. Secondo alcune teorie, infatti, questa particella potrebbe aver giocato un ruolo importante nelle primissime fasi dell’universo, quando si è verificata un’espansione iperaccelerata chiamata inflazione (un fenomeno previsto da gran parte delle teorie cosmologiche, perché spiegherebbe l’omogeneità dell’universo visibile): il bosone potrebbe aver provocato l’inflazione, o quanto meno averla agevolata.

http://www.focus.it/scienza/scienze/tonelli-la-nascita-imperfetta-delle-cose

 

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IL FUTURO DELLA FISICA, INTERVISTA A GUIDO TONELLI

 

– Cos’è cambiato dopo il Bosone di Higgs ? È il momento di una rivoluzione nella fisica?

È davvero cambiato tutto. La fisica non è più quella di prima. Ora possiamo ricostruire davvero cosa è avvenuto, pochi istanti dopo il Big-Bang, quando questa strana particella, così diversa da tutte le altre, si è installata nell’universo primordiale, occupandone perfino gli angoli più remoti. È passato soltanto un centesimo di miliardesimo di secondo da quando si è sviluppata questa fluttuazione quantistica del vuoto talmente speciale da assumere subito, in un tempo ridicolmente piccolo, dimensioni macroscopiche; di colpo succede qualcosa che deciderà il destino di quell’oggetto ancora incandescente per i miliardi di anni a venire. In quel preciso momento, una miriade di bosoni di Higgs, che fino a un istante prima viaggiavano alla velocità della luce, si condensano, cristallizzati per sempre in un campo onnipresente. Il nuovo venuto cambia tutto. Rompe la perfetta simmetria che fino a quel momento imperava nell’ universo intero. Separa per sempre la forza elettromagnetica da quella debole con cui aveva marciato a braccetto fino a poco prima. Le particelle elementari, che rimangono come invischiate nel campo dell’Higgs, si differenziano fra loro a seconda dell’intensità dell’interazione, e così facendo finiscono con l’acquistare masse irrimediabilmente diverse. In un battito di ciglia tutto è cambiato, per sempre. Grazie a questo sottile meccanismo la materia ha acquistato le caratteristiche che ci sono così familiari. La specifica massa che hanno assunto gli elettroni permetterà loro di orbitare stabilmente intorno a nuclei carichi e si potranno formare atomi e molecole. Così si sono prodotte le enormi nebulose gassose da cui sono nate le prime stelle e poi le galassie, e i pianeti e i sistemi solari fino ai primi organismi viventi, via via sempre più complessi, per arrivare, in ultima istanza, fino a noi. Senza il vuoto elettrodebole, senza questa sottile impalcatura che regge l’ enorme struttura materiale che chiamiamo universo, tutto questo non sarebbe stato possibile.
Eccoci qua a riflettere su questa meraviglia. Le cose, tutte le cose, hanno acquistato la loro specifica forma grazie a questa sottile imperfezione che ha rotto la simmetria perfetta delle origini.

– Cosa dobbiamo aspettarci nei prossimi anni da LHC e da altri esperimenti?

Siamo molto orgogliosi del successo del Modello Standard ma siamo anche consapevoli che esso non comprende particelle o forze responsabili della materia oscura o dell’energia oscura. Non spiega la dinamica dell’ inflazione e non è capace di fornire un quadro consistente per l’ unificazione delle interazioni fondamentali. Per non parlare del fatto che non include la gravità. Sappiamo già che prima o poi saremo costretti ad abbandonare il Modello Standard come teoria generale a favore di una nuova descrizione della natura, più accurata e completa. La bellezza del nostro lavoro è che questo potrebbe accadere in qualunque momento: potrebbe succedere la settimana prossima o, al contrario, può darsi che ci sia da aspettare molto tempo. Potremmo avere una nuova grande scoperta ad LHC o, forse, occorrerà costruire un nuovo e più potente acceleratore.
In quale direzione andrà la nuova fisica non lo sa nessuno. La natura potrebbe avere scelto alcune delle strade che sono state ipotizzate, come la Supersimmetria o le Extra-dimensioni, ma potrebbe anche avere imboccato dei sentieri assolutamente nuovi che nessun teorico è riuscito ad immaginare.
Quello di cui sono certo e che, generazione dopo generazione, noi fisici non lasceremo nulla di intentato per capire i misteri più profondi della materia e dell’ Universo.

di Gianluigi Marsibilio

 

 

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GUIDO TONELLI, QUEL MESSAGGIO DI UMILTA', IMPEGNO E DEDIZIONE RIVOLTO AI GIOVANI STUDENTI

 

Guido Tonelli: “Forse senza quel sussidio non avrei scoperto il bosone”

di ELENA DUSI - Repubblica

CHISSÀ, senza le borse di studio - o il presalario, come si chiamava allora - a scoprire il bosone di Higgs avremmo impiegato molto più tempo. Perché Guido Tonelli, 65 anni, fisico del Cern e dell'Università di Pisa in prima linea nella scoperta della sfuggente particella (avvenuta nel 2012), deve ringraziare proprio il presalario, oltre alla sua famiglia, se ha potuto frequentare l'università anziché andare subito a lavorare. La sua storia, dalla scoperta del bosone di Higgs ai misteri ancora aperti dell'universo, è raccontata oggi nel libro La nascita imperfetta delle cose (Rizzoli).

Com'era la sua famiglia?
"Papà faceva il ferroviere a La Spezia, mia madre la casalinga. Il nonno morì subito dopo la guerra in un incidente stradale, lasciando cinque figli. Mio padre, il primogenito, era l'unico che lavorava. Uno stipendio da ferroviere doveva bastare a otto persone. Di studiare non se ne parlava".

E invece?
"I miei professori si raccomandavano: fate studiare il ragazzo. A quei tempi c'era un grandissimo rispetto per la cultura e lo studio. Ci si sarebbe tolti il pane di bocca per mandare un figlio al liceo. E così, mentre i miei zii andarono tutti a lavorare, io mi iscrissi al classico. E già quello era un lusso: ci sono i libri da comprare, e a scuola non puoi mica andare con le scarpe bucate. La scelta veramente difficile però fu decidere se proseguire all'università".

Come andò?
"Vai, noi siamo orgogliosi di te e in qualche modo faremo, mi dissero i miei. Ma io mi sentivo a disagio. Mi rendevo conto che tutti in famiglia lavoravano tranne me. I miei zii nel frattempo erano diventati commesso, meccanico, infermiera. Ero l'unico a non portare il pane a casa".

L'università offriva risorse ai giovani brillanti come lei?
"Vinsi il presalario, che era un sussidio per gli studenti universitari poveri e meritevoli. La somma copriva tutte le spese, non avrei più avuto bisogno dell'aiuto dei miei. Mia madre riuscì finalmente a comprare la lavatrice. Io mi iscrissi a fisica all'Università di Pisa senza sensi di colpa. E per festeggiare andammo tutti e tre in pizzeria".

Come si viveva con il presalario?
"Benissimo. Saranno stati 10-12mila euro di oggi. Riuscivo a pagarmi tutto e anche a mettere da parte qualche spicciolo per l'estate. A Pisa vivevo in un appartamento di tre stanze con altri cinque studenti, di cui due con il presalario come me. Uno di loro poi è diventato un fisico prestigioso pur essendo orfano di padre e con la madre operaia all'Olivetti. Spesso mangiavamo a mensa, dei ragù così densi da riempirti la pancia per tutto il pomeriggio. L'importante era non chiedersi cosa ci avessero messo dentro. Quando poi eravamo prossimi alla gastrite, provavamo a cucinare qualcosa a casa nostra".

Quali erano le condizioni per ricevere il presalario?
"C'erano limiti di reddito e bisognava aver sostenuto tutti gli esami dell'anno entro la sessione di febbraio. Io lo percepii solo per tre anni, perché all'ultimo mio padre ottenne un aumento di stipendio sindacale".

Vi sentivate in qualche modo studenti di serie B?
"Tutt'altro. Questi sussidi hanno cambiato la vita di centinaia di migliaia di ragazzi in quegli anni. E per la prima volta, almeno nel mio caso, mi sono sentito importante agli occhi della società. È come se mi avessero detto: contiamo su di te, siamo sicuri che tu sia una persona degna di essere aiutata. Per un ragazzo appena entrato nel mondo degli adulti, questo è un messaggio di autostima pazzesco. Ti dà una spinta enorme, non puoi non dare il massimo".

Nel frattempo lei all'università di Pisa è diventato professore. Incontra molti ragazzi che faticano a studiare per mancanza di mezzi?
"È come se esistessero due università parallele. C'è chi viene a seguire i corsi con la sua bella macchina e chi, a fine lezione, mi chiede di firmare il permesso per essersi assentato dal lavoro. Da un lato c'è un gruppo di studenti benestante, per il quale l'onere economico dello studio è praticamente inesistente. Dall'altro uno che per sopravvivere all'università deve ammazzarsi di fatica. Uno dei corsi che tengo è alla facoltà di Ingegneria. E vi assicuro che fare ingegneria di giorno e lavorare la sera come cameriere è molto ma molto duro. Noi, grazie al presalario, abbiamo avuto il privilegio di poterci concentrare nello studio senza avere preoccupazioni economiche".

Manca poi la motivazione, la spinta all'autostima.
"Perfino gli Stati Uniti premiano i loro studenti più bravi. Un paese che non incentiva i suoi giovani è un paese triste. Tanto più che non servirebbero certo cifre stratosferiche".

http://www.repubblica.it/cultura/2016/02/19/news/guido_tonelli_forse_senza_quel_sussidio_non_avrei_scoperto_il_bosone_-133740881/ 

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PER APPROFONDIRE:

 

http://www.raiscuola.rai.it/articoli/il-contributo-del-cern-nella-scoperta-del-bosone-di-higgs/30393/default.aspx

 

 

 

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