• 20 Gennaio 2022 8:47

SCIENZA & DINTORNI

Divulgazione storica e scientifica – DIRETTORE Fabiana Leoncavallo

Claire Malone, il Modello Standard ed il mancante 96 percento dell’Universo

Cercare di definire la natura e la composizione della materia oscura e dell’energia oscura, ha portato gli scienziati ad imbattersi in un “grosso intoppo” dato dai limiti del Modello Standard. Claire Malone è un fisico delle particelle, come tale ha la missione di trovare gli elementi costruttivi del Cosmo che abbiamo smarrito, e ci spiega come il mettere in discussione la nostra comprensione fondamentale della natura, inviti ad una prospettiva diversa e più significativa a livello universale. 

Pensiamo al funzionamento degli occhiali 3D: controllando il colore della luce che ciascun occhio percepisce attraverso il filtro presente su ciascuna lente, permettono al cervello di formare un’immagine in tre dimensioni altrimenti bidimensionale, come lo schermo di un cinema.  Possiamo dire che in questo caso come in altri, un cambiamento nella prospettiva può far sembrare tutto più chiaro e semplice da capire.

Claire Malone è affetta da paralisi cerebrale, questa condizione medica la porta a non avere abbastanza controllo sulle mani per riuscire ad afferrare ed usare le apparecchiature di laboratorio, così per poter condurre le sue ricerche si è esercitata a dare istruzioni estremamente dettagliate al suo assistente. Dover prendere in prestito le mani di un’altra persona e dover dettare delle istruzioni complesse spesso con l’ausilio di voci artificiali, ha aiutato Malone ad entrare in una mentalità funzionale rispetto al cambio di prospettiva, riuscendo nella pratica ed arginando i limiti fisici dovuti alla sua disabilità.

Questo il tipo di approccio che ha adottato Malone nel suo importante lavoro, la missione di cercare di rispondere ad alcune delle domande fondamentali sul cosmo, analizzando i dati del Large Hadron Collider all’interno del CERN, e lavorando a ciò che considera uno dei maggiori traguardi raggiunti dalla ricerca scientifica nell’ultimo secolo: un modello in grado di descrivere le proprietà ed i comportamenti di tutte le particelle conosciute dell’universo.

Cos’è dunque il Modello Standard

Malone lo definisce come quanto di più efficace possa avere la scienza per descrivere la natura al suo livello più elementare. Un prontuario dei fisici per capire come sia fatta la materia, quali siano i suoi componenti e come interagiscono tra loro. In questo modello è racchiusa la conoscenza elaborata studiando le particelle elementari e le quattro forze  fondamentali.

Tuttavia il Modello Standard non riesce a spiegare tutto l’osservabile, che si aggira intorno al 4 percento. Per riuscire a capire, spiega Malone, bisogna osservare quanto velocemente ruotano le galassie. Le leggi di Newton ci dicono che le particelle volerebbero semplicemente via, se non fosse presente al loro interno una sostanza massiccia che le tiene insieme. La massa mancante è chiamata materia oscura, e costituisce il 23 percento dell’universo

Ed il resto? La scoperta concernente l’espansione dell’universo e la sua accelerazione anziché decelerazione a causa dell’attrazione gravitazionale, indica che esiste una forza che agisce contro la gravità ma non interagisce con le altre forze fondamentali. Questa forza è definita energia oscura, e costituirebbe il restante 73 percento dell’universo, andando a colmare uniformemente lo spazio vuoto.

Né la materia oscura né l’energia oscura sono presenti nel Modello Standard, perciò rappresentano insieme il 96 percento del cosmo mancante, e del quale non sappiamo assolutamente nulla.

Esiste un altro modo per studiare le particelle già descritte nel Modello Standard? Quando si vuole trovare qualcosa che manca, l’approccio adottato è quello di elaborare strumenti rilevatori che ci aiutino a scovare, fotografare e dunque atti a dimostrarne l’esistenza. E se non fosse l’approccio adatto? Malone ci suggerisce che in realtà, bisogna dapprima accettare che queste particelle mancanti non interagiranno mai con qualunque rilevatore a prescindere dall’accuratezza della sua progettazione, ma che ciò non significa gettare la spugna e chiudere i giochi. 

Anzi, come lei è riuscita a condurre esperimenti di laboratorio avvalendosi di mani altrui, allo stesso modo la scienza della fisica usa le particelle che sono in grado di rilevare, per “spiare” le particelle nascoste. 

All’interno del Large Hadron Collider, le particelle vengono accelerate a velocità molto vicine a quella della luce per farle scontrare tra di loro, così che rilascino grandi quantità di energia. I protoni presenti negli atomi, sono spinti ad una collisione frontale ed avviene una reazione fisica interessante: l’energia che viene rilasciata è così enorme da creare particelle strutturalmente diverse dai protoni iniziali. 

Nonostante i sofisticati rilevatori di cui i fisici possono avvalersi, nulla di sconosciuto è conoscibile. Malone ricorda che una certa legge fondamentale della natura permettere di esaminare queste collisioni di particelle dalla sua prospettiva: l’energia non può essere in alcun modo creata né distrutta, ma solamente trasferita. Dunque sommando l’energia delle particelle prima e dopo la collisione, si equivalgono. Ma se queste energie non sono identiche, il campanello d’allarme inizia a suonare. È possibile che uno dei fondamentali della nostra conoscenza della natura, la conservazione dell’energia, sia sbagliato? Oppure, speranza di Malone e della comunità scientifica tutta, l’energia mancante potrebbe essere stata rubata dalle particelle nascoste ai rilevatori.

Le particelle mancanti purtroppo non sono ancora state svelate e la comprensione totale della natura dell’universo continuerà ad impegnare la fisica. Si potrebbe perdere la speranza, continuando a pensare che non riusciremo mai a comprendere pienamente gli elementi alla base del cosmo. Al contrario Claire Malone crede che questo forse sia il momento più emozionante per fare della fisica delle particelle, poiché c’è ancora molto da scoprire e poiché possediamo la capacità di accogliere diversi punti di vista. E questo atteggiamento ci permette di ottenere prospettive nuove da cui partire per cercare le risposte alle domande più intriganti della scienza, e ricordando quanto tutto ciò sia importante non solo nella fisica, ma soprattutto in termini di crescita personale.

FONTI:

https://www.symmetrymagazine.org/article/december-2013/four-things-you-might-not-know-about-dark-matter

https://www.ted.com/speakers/claire_malone

https://it.wikipedia.org/wiki/Modello_standard

Claudia Ricci

Sto qui dal 1984, mi interesso a diverse cose e mi piace parlarne. Qualche volta anche scriverne.

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