Archive for the ‘CERN’ Tag

Confirmari istorice privind Bosonul Higgs   Leave a comment

Am observat ca zilele trecute au ajuns in pagina mea cateva cautari privind bosonul Higgs, „particula-dumnezeu” si mi-am propus sa discutam noutatile. Va reamintesc ca am mai scris pe aceasta tema, intai AICI si apoi AICI, pe masura ce noi informatii soseau de la CERN. Desi momentan instalatiile sunt in revizie tehnica, cercetatorii au lucrat febril pentru a analiza imensul volum de informatii rezultat din experimentele efectuate anterior si ne-au transmis vestea cea mare !

Dar inainte de toate, dati-mi voie sa repet a MIA OARA, ca NU ESTE CORECTA DENUMIREA DE „PARTICULA LUI DUMNEZEU” ci „PARTICULA-DUMNEZEU (in limba engleza apare peste tot „God particle” si nu „God’s particle”) – dar „scriitorasii” de articole de pe portalurile de stiri abia de reusesc sa utilizeze corect cratima, d-apai sa se descurce cu subtilitati stiintifice.

Referitor la acest subiect, reiau dintr-un articol anterior:

Bosonul Higgs a fost numit „particula-dumnezeu” (si NU  „particula lui dumnezeu” !) de către laureatul premiului Nobel, Leon Lederman. De fapt, in textul trimis spre publicare el a folosit expresia „‘the goddamn particle” (=aceasta particula blestemata ! ) – aluzie la faptul ca aceasta era atat de greu de pus in evidenta – dar editorul lui l-a „cenzurat” scriind „god-particle” (=particula-dumnezeu) ! Acest lucru a fost relatat de insusi Peter Higgs ! Dupa cum se vede, termenul n-are nicio conotatie religioasa, fiind doar o exclamatie de naduf a carei forma neaosa n-a putut fi publicata ca atare in scortosul mediu academic britanic !

Ciocnirea a doi protoni genereaza o particula Higgs care se descompune la randul ei in 2 fotoni (liniile galbene intrerupte) Foto: CERN

Ciocnirea a doi protoni genereaza o particula Higgs care se descompune la randul ei in 2 fotoni (liniile galbene intrerupte) Foto: CERN

In fine, sa revenim la substanta. Iata care era situatia si care sunt noutatile:

– Ultimile stiri erau din luna iulie 2012, atunci cand reprezentantii a doua din experimentele de la CERNATLAS si CMS au anuntat independent ca datele obtinute confirma o particula de tip Higgs (observati formularea, semn ca precizia rezultatelor nu era inca suficient de buna incat sa fie siguri ca este vorba exact de particula anticipata teoretic de Higgs in anii ’60). Urmau sa se verifice caracteristicile preconizate, sarcina, spinul si paritatea – precum si daca este vorba de o singura particula sau de mai multe. In plus, fata de modelul teoretic existau anomalii privind excesul de fotoni (sub forma de raze gamma) rezultati din dezintegrarea bosonului – conditii in care unii cercetatori sperau o dezvoltare a Modelului Standard care sa explice si „terra incognita” de tipul materiei intunecate sau gravitatiei.

– Saptamana trecuta, cercetatorii de la ATLAS au publicat o noua analiza, dar care nu a reusit sa clarifice dilema – daca erau emisi fotoni in exces sau nu fata de Modelul Standard, ei lasand aceasta posibilitate deschisa.

– Ei bine, anuntul-cheie a venit pe 14 martie 2013, Christophe Ochando de la CMS a anuntat ca particula observata este intr-adevar un Boson Higgs, pentru ca are sarcina neutra, spin zero si paritate pozitiva !  Pe de alta parte, nu exclude nici el posibilitatea ca noua particula sa difere oarecum fata de cea anticipata de actualul Model Standard si nu este exclusa nici existenta mai multor bosoni de tip Higgs, la energii/mase mai inalte, asa cum preconizeaza adeptii teoriilor supersimetrice.

Descoperirea bosonului Higgs este extrem de importanta din cel putin doua motive:

1. Confirma Modelul Standard al particulelor fundamentale construit in ultima suta de ani, confirma deci ca am inteles corect structura Universului la acest nivel si putem merge mai departe cu pasi siguri spre descifrarea definitiva a „infinitului mic” – caci acolo se afla raspunsul la intrebarea ultima – cum si de ce a aparut Universul ! 

2. Dezvaluie o caracteristica fundamentala a Universului, generarea masei particulelor pornind de la energie pura ! De asemenea, confirma inca o data natura discontinua, discreta a caracteristicilor Universului, sau mai pe romaneste – CONFIRMA CA UNIVERSUL ESTE FACUT DIN BUCATI, dintr-un fel de piese de puzzle ! Particulele Higgs formeaza un camp static in intreg Universul, imaginati-va o retea de puncte fixe de care se ciocnesc (fiecare in alt fel) celelalte particule cunoscute.

Concluzionand, Omenirea a mai ridicat un colt al valului care ne ascunde secretele intime ale Universului, acum stim cum capata si cum pierde masa materia din care este constituit tot ce vedem in jurul nostru – de la stele pana la semenii nostri. Acest lucru ne deschide noi orizonturi, pana a putea manipula intr-o zi insasi „tesatura” Realitatii.

Anunțuri

Sensul Timpului   Leave a comment

Pas dupa pas, stiinta avanseaza in directia intelegerii Universului. In context, Hawking estima ca intr-un interval de 200 de ani, stiinta va lamuri toate marile intrebari stiintifice care se intrevad astazi. Desigur, e probabil ca vor rasari la orizont alte intrebari, poate despre ceea ce se intampla in alte Universuri, curiozitatea specific umana va merge mereu mai departe.

Astazi incerc sa abordez o tema mai dificila, despre natura si sensul Timpului. Natura Timpului este inca o necunoscuta, dar cercetatorii au inceput sa ridice valul.

Uite asa reprezenta Dali curbura spatiului-timp

Uite asa reprezenta Dali curbura spatiului-timp …

In opinia mea, o intrebare fundamentala este aceasta: este Timpul o dimensiune absoluta a Universului sau este doar o reflexie a perceptiei umane privind Universului material cu care interactioneaza ? In orice caz, acum un secol, Einstein (bazandu-se pe afirmatiile din 1908 ale matematicianului Minkowski) a eliminat ideea Timpului ca si coordonata independenta – de acum vorbim de spatiu-timp (curbat de obiectele materiale, de aici rezultand gravitatia, etc, etc). Iar Timpul poate fi incetinit (pana la zero, in gaurile negre !) dar nu poate fi intors din drum.

Cea mai evidenta caracteristica a Timpului este Sensul lui, din trecut spre viitor, de la cauza la efect. Dar oare DE CE curge timpul pururea in acest sens ? De ce nu si invers ? Haideti sa reflectam un pic…

De fapt noi nu percepem un Timp Absolut ci percepem Timpul prin efectul lui asupra Materiei inconjuratoare (barionice in speta, mai vedem cum o fi cu „materia neagra”). Ceasurile noastre dupa care masuram timpul, de fapt nu masoara curgerea lui ci niste transformari ale unor sisteme (cuantice, in cazul ceasurilor moderne ultraprecise). De ce aceste tranformari au sens unic ? Ei bine, pe aici pe undeva este solutia ..

Sa mai luam un exemplu al curgerii timpului, vedem cum fiintele se nasc, se maturizeaza, imbatranesc si mor. Aceste transformari au in spate niste reactii chimice, preprogramate de ADN. OK, dar reactiile chimice (ca si sensul acestora) sunt generate de proprietatile moleculelor constituente, iar acestea la randul lor, sunt generate de proprietatile atomilor constituenti sub influenta fortei electromagnetice.

Daca privim si mai in profunzime, proprietatile atomilor sunt urmare a interactiunilor particulelor cuantice care stau la baza Realitatii – deci ne-am intors la concluzia din exemplul de mai sus. Au transformarile cuantice un sens preferat ? Ei bine, desi observatiile de pana acum afirmau ca interactiunile cuantice sunt simetrice fata de timp, RASPUNSUL ESTE AFIRMATIV cu CERTITUDINE, dupa cate au demonstrat cercetatorii din cadrul experimentului BaBar !

BaBar a fost un proiect de cercetare care a functionat in cadrul laboratorului SLAC National Accelerator Laboratory (USA) in perioada 1999 – 2008, avand ca obiectiv principal masurarea asimetriei dintre materie si antimaterie, (in cautarea cauzei pentru care in Univers exista aproape exclusiv materie in detrimentul sorei gemene – antimateria).

In cadrul acestui experiment au fost inregistrate si masurate peste 500 de milioane de generari ale perechii instabile mezon B-antimezon B (particula implicata in transferul fortei nucleare slabe si tari). Transformarile acestora sunt guvernate de o lege a simetriei CPT (charge-parity-time). Daca una din simetrii este incalcata, in mod automat rezulta ca cel putin una din celelalte doua este incalcata. Cum cercetatorii dovedisera ca simetria CP (charge-parity) era incalcata, rezulta ca era de asteptat ca si simetria T (time) sa fie incalcata.

Acest fapt a fost dovedit urmarind tranzitia mezonilor B intre doua stari, numite B-zero si B-even, tranzitii care ar fi trebuit sa fie simetrice in timp. Si totusi, s-a masurat cu mare precizie ca aceste tranzitii au un sens „preferat” –  de 6 ori mai frecvent intr-unul decat in celalalt ! Anterior, incalcarea simetriei fata de timp mai fusese observata si in cazul kaonilor in cadrul experimentului CPLEAR de la CERN, dar n-au fost conditiile necesare pentru a separa simetria CP de simetria T.

Concluzia este socanta, deci la nivel cuantic interactiunile se desfasoara intr-un sens preferat  – acesta find sensul Timpului resimtit in lumea macroscopica ! Rezulta ca aceasta tendinta este o caracteristica fundamentala a componentelor acestui Univers, intocmai cum sunt si alte caracteristici, marimea fortelor fundamentale, limitele naturale ale vitezei, etc, etc.

In opinia mea, mai rezulta o concluzie, pe care eu o intuiam de multa vreme: Timpul nu exista a priori, ele este doar o consecinta a caracteristicilor si transformarilor materiei resimtite in lumea macroscopica. Ma tem ca si Spatiul are aceeasi semnificatie, nici dumnealui nu cred ca exista la modul absolut – fiind tot o manifestare a interactiunilor cuantice, in stransa legatura cu expansiunea Spatiului-Timp inceputa odata cu Big-Bang. Sa nu ziceti ca nu v-am spus … 🙂 !

Corifei ai stiintei – Niels Bohr   Leave a comment

Azi il sarbatorim pe Niels Bohr – unul din fizicienii care au influentat decisiv secolul 20.  Haideti sa punctam cateva momente biografice:

Omagiu filatelic

– Nascut in 1885, in Copenhaga/Danemarca, fiul al lui Ellen Adler (dintr-o familie de evrei bogati) si Christian (luteran – profesor de psihologie).

– Initial student in filozofie si matematica al Universitatii din Copenhaga, la 20 de ani vireaza catre fizica – in care obtine doctoratul (1911) lucrand in celebrul laborator Cavendish din Cambridge cu Joseph John Thompson – descoperitorul electronului.

– In anul 1916 devine profesor al Universitatii din Copenhaga iar in 1921 fondeaza cunoscutul Institut de Fizica Teoretica din Copenhaga – pe care l-a condus pana la moartea sa survenita in 1962. Acest Institut a devenit Mecca cercetarilor europene interbelice, multi oameni de stiinta trecand pe acolo in diferite perioade.

In acest punct trebuie sa facem referire la contextul stiintific referitor la inceputurile mecanicii cuantice;

–  La acel moment istoric exista un impas – in conditiile in care lumina era considerata a avea caracter exclusiv electromagnetic nu putea fi explicata distributia spectrala a radiatiei corpului negru.  Planck arata in 1900 ca aceasta dificultate poate fi depasita daca se admite ca schimburile de energie intre materie si radiatie se fac in mod discret, in cuante de energie cu valori prestabilite. Confirmarea vine in 1905 din partea lui Einstein – care explica caracterul cuantic al efectului fotoelectric. Acesta este inceputul mecanicii cuantice;

– Una din preocuparile majore ale acelor ani era structura atomului. In 1911, Rutherford (prieten al lui Bohr) propune primul model al atomului cu similitudini planetare – aratand ca exista un nucleu de mici dimensiuni in jurul carora se invarteau circular electronii. Numai ca modelul lui nu explica de ce electronii nu cad in cele din urma pe nucleu si isi mentin orbitele stabile (intrebare naiva care apare si astazi des pe net 🙂 si nici spectrul energetic in benzi emis de fiecare element chimic).

Fiul lui Niels Bohr, Aage – Laureat al premiului Nobel

Niels Bohr este acela care a aplica pentru prima data teoria cuantica la nivelul atomului (1913), explicand ca electronii pot avea orbite circulare stabile in jurul nucleului in conditiile in care au anumite valori ale energiei – niveluri/benzi energetice care conduc in final la liniile spectrale dovedite experimental (generate atunci cand electronii sar de pe o banda pe alta), electronul mentinandu-se pe orbita prin egalarea a doua forte opuse cunoscute din mecanica clasica : atractia electrostatica si forta centrifuga. Modelul Bohr avea imperfectiuni, explicand exact doar atomii/ionii care aveau numai un singur electron.

– Fizicianul german Arnold Sommerfeld perfectioneaza in 1915 modelul Bohr si arata ca orbitele pot fi si eliptice, nu numai circulare – in fapt fiecarei orbite circulare cu numar cuantic „n” revenindu-i „n-1” orbite eliptice cu excentricitati („turtire”) diferite. Nici acest model nu putea explica caracteristicile tuturor atomilor – fiind o amestecatura de mecanica clasica cu mecanica cuantica. Schrodinger este cel care face pasul decisiv in 1926, demonstrand caracterul ondulatoriu al miscarii electronului in atom, energia totala a oricarei particule in miscare fiind suma dintre energia cinetica si cea potentiala – din ecuatia rezultata reiesind exact valorile energetice ale orbitelor starilor stationare.

Sa revenim la biografia lui Niels Bohr:

– In 1912 se casatoreste cu Margrethe Norlund care-i daruieste sase fii (!!), al patrulea, Aage urmandu-si tatal la Institut si primind in 1975 premiul Nobel impreuna cu alti doi fizicieni – pentru contributiile la studiul nucleului atomic.

– In 1922 Bohr primeste premiul Nobel pentru fizica „Pentru serviciul în studiul structurii atomilor și a radiațiilor emanate de aceștia.” Tot in acea perioada, Bohr si colegii cautau elementul lipsa cu numarul atomic 72 pe baza predictiilor lui Bohr asupra caracteristicilor elementelor din tabelul periodic in viziunea noului model atomic. In 1923 teoria se confirma in practica, descoperind noul element si numindu-l „HAFNIU” – numele latin al Copenhagai.

Bohr si Einstein la discutii

– Lucrand chiar la Institut, in 1927 Heisenberg emite principiul incertitudinii cuantice iar Bohr enunta principiul complementaritatii – baze ale „interpretarii Copenhaga” valabila si astazi. Desi prieteni, Bohr a avut in acei ani o celebra disputa cu Einstein. Sustinand incertitudinea cuantica ca si caracteristica a naturii, Bohr a primit celebra replica a lui Einstein (care nega vehement aceasta posibilitate si care l-a acuzat de misticism stiintific) – „- Bohr, Dumnezeu nu joaca zaruri !„. Acesta a replicat in felul urmator: „-Einstein, nu-i spune tu lui Dumnezeu ce sa faca !„. In paranteza fie spus, aceasta dilema nu este rezolvata deplin nici pana in ziua de astazi ! (o sa revin cu un post la subiect).

– In 1938, fizicienii germani Otto Hahn si Fritz Strassmann descopera experimental fisiunea atomului de Uraniu – initiind Era atomica ! Explicatia teoretica avea sa fie data si confirmata experimental curand de doi fizicieni austrieci – Meitner si Frisch care lucrau la Institut.  Bohr a anticipat imediat posibilitatea construirii unei bombe atomice si era foarte ingrijorat privind progresele fizicienilor germani sub conducerea nazista (chiar si Heisenberg lucra pentru nazisti !).

– In 1940 Danemarca este ocupata de nemti, dar Bohr refuza sa plece din sentimente nationaliste, desi era curtat de englezi si americani – chiar numindu-l „las” pe Einstein, ajuns deja in SUA. In 1943 guvernul colaborationist danez refuza sa mai colaboreze cu fortele de ocupatie, situatia deteriorandu-se brusc. In aceste conditii, Bohr fuge impreuna cu familia sa in Suedia si apoi ajunge la aliati. Convins de necesitatea realizari bombei atomice ca mijloc de echilibrare a fortelor in razboi, lucreaza cateva saptamani la Los Alamos.

– Revenit dupa razboi acasa, Bohr este intampinat ca un erou si primeste o importanta medalie. Urmand logica descurajarii nucleare, Bohr considera ca toate puterile lumii (in special Rusia – ramasa in urma in acei ani) trebuie sa cunoasca principiile bombei atomice – in acest sens facand demersuri la ONU, la presedintele american si la prim-ministrul britanic – dar nu face decat sa fie privit ca suspect.

– In anii care au urmat a condus in continuare Institutul si a fost implicat in dezvoltari stiintifice in Danemarca (Institutul Nordic de Fizica Atomica-Nordita, Centrul de cercetare nucleara Riso, Roskilde). Pe plan international, remarcam contributia lui la initierea CERN -Centrul European pentru Fizica Experimentala cu Particule – Geneva, Elvetia.

Latul se strange pentru bosonul Higgs !   Leave a comment

In cadrul unui seminar stiintific tinut la CERN – Geneva saptamana trecuta, au fost anuntate ultimele rezultate ale febrilei vanatori ale particulei-Dumnezeu, identificarea particulei Higgs ar fi de o importanta comparabila cu relativitatea lui Einstein !

Bosonul Higgs joaca un rol important si in cosmogonie, se pare ca el ar fi cauza "slabiciunii" fortei gravitatiei fata de celelalte 3 forte !

Am mai scris pe aceasta tema, punctez ideile principale:

– preconizata teoretic inca din 1964 de fizicianul scotian Peter Higgs, aceasta particula are cel putin doua semnificatii colosal de importante – valideaza actuala viziune asupra sistemului particulelor fundamentale al Modelului Standard si explica un fenomen pe cat de comun pe atat de misterios- de ce materia are masa !

-se pare ca aceste particule formeaza un camp atotcuprinzator similar unei panze de paianjen, celelalte particule fiind incetinite de interactiunea cu bosonii Higgs – astfel aparand efectul de masa !

– pana de curand, tehnologia umana nu atinsese performanta necesara depistarii acestei particule, fiind necesare ciocniri la acceleratii foarte apropiate de viteza luminii, de pilda acceleratorul american TEVATRON n-a urcat decat pana la 120 GeV. Dar de cativa ani avem colosalul experiment international de la CERN, care in 2011 a urcat usor-usor spre domeniile energiilor unde ar fi trebuit sa apara fantomaticul Higgs.

Iata care este stadiul actual al experimentelor:

– in cursul anului 2011, la CERN, in cadrul experimentelor paralele ATLAS si CMS s-au cules date considerate ca „promitatoare„, date care au intrat in etapa de analiza statistica. Trebuie stiut ca tehnologia utilizata este la limita superioara, aceste particule fiind efemere si extrem mici, practic nefiind inregistrate direct ci indirect, prin intermediul efectelor lor ! La aceasta sensibilitate uriasa apar inerent si semnale false, care trebuie filtrate prin diverse tehnici, in final precizia rezultatelor trebuind sa se incadreze in limite statistice acceptabile.

Acul din carul cu fan: care din aceste traiectorii este cea a particulei Higgs ?

– cu ocazia seminarului de care vorbeam la inceput, s-a comunicat ca experimentul ATLAS a depistat „evenimente” in intervalul 116-130 GeV, iar experimentul CMS a depistat evenimente in intervalul 115-127 GeV – fapt imbucurator, caci arata ca rezultatele ambelor experimente sunt convergente – indicand o masa a bosonului Higgs in jur de 125 GeV !

– problema este ca precizia rezultatelor obtinute nu a crescut suficient pentru a trage concluzii definitive, fiind necesare inca aproximativ 6-12 luni pentru rezultate mai precise !

Trebuie apreciat pana la ce culmi a ajuns inteligenta umana in asa putin timp, fiind foarte aproape sa deslusim din ce este compus Universul la nivel fundamental – adica la nivelul particulelor cu adevarat indivizibile si al fortelor fundamentale ! In ritmul acesta, nu ne mai trebuie decat cel mult 100 de ani pentru a afla si raspunsul la intrebarea ultima: „Ce fenomen a nascut Universul?”

Pe de alta parte, in secolul XXI inca mai mor oameni in numele unor false zeitati, luna trecuta, in Arabia Saudita a mai fost executata o „vrajitoare„!

In context, m-am plictisit de ignoranta „jurnalistilor” de la principalele portaluri de stiri care tot mai folosesc in articole sintagma „Particula lui Dumnezeu”! Bai fratilor, va mai spun o data povestea, poate ca o sa va aflati si voi cum stau lucrurile:

Bosonul Higgs a fost numit „particula-dumnezeu” (si NU  „particula lui dumnezeu” !) de către laureatul premiului Nobel, Leon Lederman. De fapt, in textul trimis spre publicare el a folosit expresia „‘the goddamn particle” (=aceasta particula blestemata ! ) – aluzie la faptul ca aceasta particula era atat de greu de identificat – dar editorul lui l-a „cenzurat” scriind „god-particle” (=particula-dumnezeu) ! Acest lucru a fost relatat de insusi Peter Higgs ! Dupa cum se vede, termenul n-are nicio conotatie religioasa, fiind doar o exclamatie de naduf a carei forma neaosa n-a putut fi publicata ca atare in scortosul mediu academic britanic !

„S-a inselat Einstein ?” – partea 2-a   Leave a comment

Haideti sa vedem care e treaba cu regina vitezelor – viteza luminii, vorba aceea: „Regele a murit ! Traiasca Regele !”

1.  CE ESTE NEUTRINO ?

Traversarea Terrei de catre neutrino de origine solara

In primul rand NU ESTE tot aia cu „neutronul”, cum se putea citi deunazi pe site-ul Realitatea. Neutrinul sau neutrino este o particula inca misterioasa – desi a fost prevazuta teoretic de fizicianul austriac Wolfgang Pauli inca din anul 1930 (inaintea neutronului – de aici si asemanarea de nume !). Este una din particulele elementare foarte raspandite in Univers, fara sarcina electrica, cu masa extrem de mica (in Modelul Standard este considerat ca avand masa zero), care este sensibila doar la forta nucleara slaba si la forta gravitationala.  Caracteristica sa exceptionala este ca ARE O INTERACTIUNE EXTREM DE SLABA CU MATERIA, noi insine fiind strabatuti in fiecare secunda de sute de miliarde de neutrini – cea mai mare parte proveniti de la Soare !

Acest comportament, transmutarea diverselor tipuri de neutrini (electronic, tauonic, miuonic) precum si dilema inca neclarificata privind masa anti-neutrinilor (care pare mai mare decat a neutrinilor  – fapt ce pare absurd), face din neutrini o tinta extrem de interesanta pentru cercetatori, parand o cheie catre o noua paradigma in fizica ! De aceea in ultimii zeci de ani s-au derulat mai multe experimente cu neutrini, atat cu cei provenind din spatiu cat si cu cei generati in acceleratoare. Problema este ca studiile sunt foarte dificile si indelungate, pentru a capta cativa neutrini fiind necesare instalatii mari si complexe, care comporta marje de eroare.

In orice caz, mai multe rezultate obtinute pana acum, dar inca insuficient confirmate – arata ca proprietatile experimentale ale neutrinului incalca Modelul Standard, sugerand ca acesta trebuie completat (teoria stringurilor, modelul cu mai multe dimensiuni, etc – o sa revin in alt articol). Un astfel de rezultat este si cel raportat de curand de catre cercetatorii care deruleaza experimentul OPERA in laboratorul subteran din Gran Sasso (Italia) – o viteza diferita a neutrinilor fata de cea a fotonilor reprezentand trambita care ar cere imperios actualizarea actualului model al fizicii particulelor.

2. EXPERIMENTUL „OPERA”

Laboratorul Gran Sasso plasat subteran la aprox 120 km de Roma, este instalat in 3 tuneluri care strabat muntele, avand deasupra aproximativ 1400 m de roca. Aceasta „ecranare” este utilizata in experimente legate de materia intunecata, astrofizica si in special cu neutrini, singura particula pentru care materia obisnuita este cvasi-transparenta.

Schema traseului experimentului OPERA CERN-Gran Sasso

Unul din cele mai importante experimente derulate aici este „OPERA”, initiat in 2008  in colaborare cu CERN, care are ca scop principal testarea oscilatiilor neutrinilor – un fenomen inca obscur care produce transmutarea neutrinului miuonic in neutrin tauonic in drumul dintre sursa si receptor.

Experimentele sunt extrem de importante, se speculeaza ca ar exista si un al patrulea tip de neutrin care oscileaza intre cele 3+1 dimensiuni cunoscute si o dimensiune suplimentara !!!

Aceasta, ca si rezultatele privind viteza neutrinilor, ar fi rezultate care ar dovedi ca actualul MODEL STANDARD din fizica particulelor trebuie revazut si completat urgent !

Revenind la subiectul principal, faptele sunt de acum cunoscute, in 22 septembrie 2011, unul din cercetatorii implicati in experimentul OPERA a declarat ca in urma anaizei a 15.000 de neutrini emisi din Geneva si detectati in Gran Sasso, s-a constat un avans mediu de 60  ns (nanosecunde) fata de viteza fotonilor. Desi venind dintr-o sursa destul de serioasa – anuntul a fost primit cu scepticism de comunitatea internationala, dar echipa de cercetatori insista ca a eliminat toate sursele de erori si datele arata ca neutrinul (cel miuonic) se deplaseaza (putin) mai repede decat cunoscuta viteza a luminii.

Problema este ca in acest experiment tehnologia este la limita ei superioara si oricand ar putea aparea erori nedepistate, pentru ca, printre altele:

neutrinii sunt generati la CERN prin ciocniri ale unor fascicule de protoni cu placi de grafit, momentul exact al emiterii lor rezultand din calcule;

– distanta intre emitent si receptor (732 km) este determinata prin GPS – care nu este la un nivel de precizie extraordinar;

– ca sa va dati seama de precizia necesara in calcule, calatoria neutrinilor pana in labortaorul din Italia dureaza doar 2,3 milisecunde ! Orice mica sursa de eroare ar putea compromite rezultatele…

sistemul de receptie si numarare a neutrinilor  – particule cu masa extrem de mica – este foarte complex. O uriasa incinta continand o emulsie speciala este inconjurata de 150.000 de „caramizi” fotografice, apoi extrem de rarele interactiuni sunt detectate de spectrometre si alte instalatii electronice – toate acestea avand o marja de eroare antecalculata- cel putin in principiu;

Rezultatul este foarte controversat nu numai pentru ca incalca un postulat vechi de peste 100 de ani ci si pentru ca este in dezacord cu viteza masurata anterior a neutrinilor proveniti din supernove, precum si cu orice alta masuratoare precedenta. Deja doua echipe de cercetatori lucreaza pentru a confirma sau infirma aceasta afirmatie (experimentul MINOS de la Fermilab si  experimentul T2K derulat in Japonia).

3. „A GRESIT EINSTEIN ?”

Asta este o intrebare prosteasca inca din formulare, intrebarea corecta ar fi „Cum afecteaza relativitatea einsteniana ipoteza unei viteze diferite a neutrinilor ?” – dar bineinteles ca presa de proasta calitate arunca pe piata titluri cat mai senzationaliste.

Sa comentam un pic mai in detaliu cele doua legi ale relativitatii – cea restransa si cea generala:

Relativitatea generala are ca manifestare deformarea spatiului-timpului in apropierea unor corpuri cu masa si energie si ca aceasta curbura influenteaza traiectoria altor obiecte, inclusiv a luminii, din cauza fortelor gravitationale. Aici nu este nimic de discutat – a fost confirmata de nenumarate ori si o modificare minima a vitezei maxime intalnita in natura nu schimba semnificativ lucrurile .

Relativitatea timpului pentru diverse referentiale

Relativitatea restransa (sau „speciala”) are ca punct de origine ecuatiile lui James Clerk Maxwell, care a unificat toate cunostintele care existau despre electricitate şi magnetism ale vremii (1861) sub forma a 4 ecuaţii elegante. Aplicandu-se legile schimbarii referentialului observatorului cunoscute de pe vremea lui Galileo Galilei, Einstein a observat ca apare o contradictie intre compunerea vitezelor din mecanica clasica si legile electromagnetismului  – din care rezulta ca viteza luminii este o viteza absoluta in Univers. Pornind de aici, Einstein a postulat ca „toti observatorii vor masura aceeasi valoare a vitezei luminii, indiferent de starea lor de miscare ori de repaus.” (Observati ca se referea explicit la lumina/fotoni, caci asa calatorea informatia in viziunea acelor vremuri).

Mai departe, tinand cont ca viteza luminii era constanta, rezulta ca trebuie sa fie variabile timpul si spatiul, astfel a ajuns la concluzia ca pentru un obiect aflat in miscare la viteze comparabile cu viteza luminii („relativiste”) timpul se dilata iar spatiul se contracta. De aici n-a fost decat un pas pana la noua formula a energiei E=mc2. Si aceasta formula a fost de nenumarate ori demonstrata, de pilda fizicienii atomisti au observat ca numai o parte din energia transferata unui proton se regaseste in cresterea vitezei acestuia, restul face sa creasca masa acestuia – progresiv pana la infinit !

In consecinta, implicatiile asupra teoriei relativitatii restranse sunt destul de mici, ea ramane adevarata pentru nivelul la care cunoastem si experimentam lumea in acest moment, dar cum curiozitatea OMULUI ridica val dupa val cercetand caramizile infinitezimale ale Universului, s-ar parea ca avem nevoie de o teorie integrata mai extinsa, REVOLUTIONARA, care sa explice comportamentul tuturor particulelor elementare, a simetriei acestora, natura energiei si materiei intunecate care compun trei sferturi de Univers, care sa gaseasca explicatia de ce Universul cunoscut  este preponderent compus din materie si nu in mod egal si din anti-materie, etc, etc.

EINSTEIN a fost geniul inceputului de secolul XX, iar legile lui raman valabile pentru mare parte din fenomenele cosmice ! Sa vedem, cine va avea limpezimea sa in secolul XXI pentru a explica elegant toate constatarile experimentale ale ultimelor decade ?

„S-a inselat Einstein ?” – partea 1-a   Leave a comment

Zilele trecute o furtuna a strabatut lumea stiintifica, o echipa de cercetatori italieni din cadrul proiectului OPERA derulat in adancurile laboratorului din Gran Sasso si efectuat in colaborare cu CERN (Elvetia) a raportat mici diferente intre viteza neutrinilor si viteza luminii – neutrinii ar fi parcurs distanta de 730 de km dintre emitator si receptor cu 60 de miliardimi de secunda mai repede !

Dincolo de semnificatia cu adevarat senzationala din punct de vedere stiintific, am fost neplacut impresionat de speculatiile aberante care au circulat prin presa on-line, care, vesnic in cautare de senzational nu cheama niciodata un fizician sa comenteze – ar iesi ceva foarte plictisitor pentru marele public, desigur – ci prefera „ziaristi” complet „nevinovati” in ale stiintei.
De aceea, avertizez pe cei cu adevarat interesati de subiect sa consulte surse serioase, nu ziarele de scandal.

Inainte de a comenta semnificatia stiintifica, as vrea sa subliniez doua chestiuni de principiu privind METODA STIINTIFICA de cercetare a lumii:

1. Metoda stiintifica presupune confirmarea unei descoperiri din mai multe surse independente, avand in vedere inclusiv confirmarea experimentala a consecintelor afirmatiei facute. De aceea, in aceste moment, afirmatia cercetatorilor de la Gran Sasso (oricat de profesionisti si seriosi ar fi ei) este tratata cu scepticism de comunitatea stiintifica, pana la confirmarea ei de catre alte echipe. Asa trebuie sa judecam si noi orice afirmatie noua – CU SCEPTICISM !
Imi aduc aminte ca acum cativa ani, tot niste cercetatori italieni (mult mai obscuri) au anuntat ca au descoperit „fuziunea la rece” – provocand un mare entuziasm in presa, desi legile cunoscute ale fizicii excludeau asa ceva. Bineinteles, faptul a ramas ca o gluma stiintifica – „ba, ai descoperit fuziunea la rece” 🙂 !

2. Presa s-a grabit sa titreze cu satisfactie ca „Einstein s-a inselat !” – ca o gospodina care isi barfeste cu satisfactie vecina mai eleganta care s-a impiedicat la scara si ea, ca orice muritor de rand.
In primul rand, principial vorbind, stiinta are un caracter evolutiv, este o spirala care urca din ce in ce mai sus spre cunoastere – chiar daca mai face uneori un pas inapoi pentru a vedea mai bine perspectiva. NICIODATA nu-si arunca la cos caramizile de la baza, ci numai, uneori, varfurile proaspat adaugate, tocmai pentru a le aseza mai trainic. De pilda, in dispute, creationisti il tot ataca pe Darwin. Pai stimabililor, Darwin a fost o minte geniala a perioadei lui, dar a scris ORIGINEA SPECIILOR in 1859 !! De atunci, stiinta a facut progrese uriase, a aparut genetica, etc – iar unele din afirmatiile lui Darwin au fost corectate – DAR PRINCIPIILE GENERALE AU RAMAS VALIDE !
Sau Newton, cand i-a cazut marul in cap, initiind ce se numeste „mecanica newtoniana” (inca o invatam la scoala), a fost savantul epocii sale (sec. XVI), dar in sec XX a venit Einstein sa demonstreze ca mecanica newtoniana este un caz particular, se aplica doar in spatii euclidiene, teoretice, nu si in spatiile curbe ale Universului la scara larga !

Acum, vin niste ziaristi galagiosi sa zgaltaie piedestalul genialului Einstein. Este o aberatie ! Nu Einstein a calculat viteza luminii (estimata prima oara tot prin secolul XVI !) – potrivit observatiilor deja existente, el a folosit-o in formule ca pe o constanta. S-ar putea, ca si in cazul mecanicii newtoniene, ca valoarea „c” cunoscuta azi sa fie un caz particular, valoarea reala sa nu fie chiar constanta- ar putea fi anumite diferente functie de tipul de particula si proprietatile sale (o sa revin privind constantele Universului, este pasionant !) – DAR LEGILE RELATIVITATII RAMAN IN PICIOARE, au fost confirmate de nenumarate ori ! Nu uitati ca Einstein le-a dedus pe hartie, cu mintea, a trebuit sa treaca multi ani pana au putut fi verificate in practica ! Un om cu adevarat genial, a vazut ansamblul acolo unde toti ceilalti bajbaiau ! Dar stiti voi cand a publicat Einstein Legea relativitatii restranse ? ACUM MAI MULT DE O SUTA DE ANI !!! (1905)

Acum suntem in pragul unei noi revolutii in atomistica si cosmogonie, TEORII MAI CUPRINZATOARE incearca sa explice structura intima a universului, este cautat gravitonul, este cautata particula Hicks, diverse antiparticule si particule foarte greleOMUL se apropie foarte tare de a deslusi STRUCTURA FINA A UNIVERSULUI ! Si cat de repede am facut asta ! Sunt abia cateva mii de ani de cand am iesit din pesteri si abia cateva sute de cand studiem stiintele la modul sistematic. Si cati ani, si cate resurse am pierdut ridicand biserici si tocindu-ne genunchii cu fata la cruce sau la Mecca – in loc sa ne tocim coatele pe bancile scolilor si sa cladim citadele ale stiintei ! Eram mai departe acum !

Privind celelalte baliverne mestecate de ziare – calatoria in timp spre trecut, nu mai comentez, cred ca si dvs. va pare logic ca asa ceva este imposibil, se neaga o caracteristica cu adevarat fundamentala a universului, CAUZALITATEA ! Pai cum ar fi sa pot da o fuga pana la BIG-BANG si sa bag Universul in buzunar (da, era extrem de mic), ar mai exista atunci universul cunoscut ?

La finalul primei parti a articolului, va ROG INSISTENT sa va fondati opiniile stiintifice pe informatii de prima mana, (site-uri CERN, NASA, chiar WIKIPEDIA, site-uri Universitati de profil, etc) nu pe ce scrie presa de scandal sau belestristica cu iz paranormal, ACESTEA DIN URMA TRAIESC DIN RATING ! Cand sursele serioase nu va sunt accesibile, este mai cinstit sa spuneti NU STIU, sau NU MA PRONUNT INCA – dar nici ca vecina mea de la tara, careia incercam sa-i explic niste fenomene naturale si dupa fiecare tirada a mea imi raspundea: „Cum o da Dumnezeu”, „cum o vrea Domnul”, „numai El le stie pe toate”, „El le stabileste pe toate” s.a.m.d.
Ocupat tare domnul acesta, va dati seama ca nu ne are doar pe noi in grija, ci tot felul de omuleti verzi, rosii, albastri si cu picatele ! 🙂

Posted 28 Septembrie 2011 by Liviutz in Stiinta

Tagged with , , , , , , , , ,

A fost descoperit Bosonul Higgs ?   Leave a comment

Revenit dintr-un „segment” de vacanta, trebuie sa va semnalez un eveniment stiintific important, care ne-ar putea schimba conceptia despre lumea in care traim..

Dupa cum anticipam si in alt post, ne aflam in proximitatea unei descoperiri epocale, comparabila cu legile atractiei universale sau descoperirea electronului, ba poate chiar si mai importanta decat atat !
Vineri 22 iulie 2011, două echipe separate de cercetatori care lucrează cu LHC la CERN (Geneva) cu detectori diferiti (un fel de aparate foto de rezolutie si viteza uriase) au anuntat emotionati obtinerea unui mare volum de „evenimente” concentrat in intervalul 130 – 150 GeV. Noile date obtinute ar putea contine dovada existentei obiective a unei particule fundamentale (sau a mai multora !) preconizata teoretic inca din 1964 de fizicianul scotian Peter Higgs – particula care constituie o cheie de bolta a Modelului Standard –  actuala viziune a fizicii particulelor !

Interval energetic asteptat pentru bosonul Higgs (credit: wikipedia.org)

Cercetatorii mai au inca de lucru pentru a verifica daca datele experimentale obtinute corespund mecanismelor teoretice asteptate sau ar putea exista o alta explicatie – se estimeaza un necesar de 18 luni. Miza este enorma, demonstrarea existentei bosonului Higgs ar completa elegant actualul esafodaj al fizicii particulelor si ar explica diverse fenomene fundamentale, printre care si cauza pentru care materia are masa ! Dar si demonstratia inexistentei acestei particule ar fi de importanta colosala, ar „zgaltai” din temelii actuala fizica nucleara – care ar trebui regandita fundamental diferit…

Pentru cine nu are clar cu ce se ocupa mii de fizicieni in subteranele CERN (cheltuind miliarde de euro in plina criza economica), o sa incerc sa explic in doua cuvinte. Incepand cu ultima parte a secolului al XIX-lea, oamenii de stiinta au dezvaluit structura atomului (candva socotit indivizibil) – descoperind intai electronul, apoi constituentii nucleului atomului – protonii si neutronii. Dar, surpriza, in 1961 s-a descoperit ca protonii si neutronii sunt si ei divizibili (in diferite tipuri de quarci) – astfel a inceput cursa pentru identificarea particulelor cu adevarat fundamentale.

Ei bine, aceasta nu este deloc o misiune usoara, cel putin din urmatoarele motive:

-aceste particule sunt infinitezimal de mici si nu pot fi vazute direct, sunt puse in evidenta doar urmele traiectoriilor lor in asa- numitele „camere cu ceata„. Odata obtinute aceste imagini ale unor ciocniri multiple, trebuie analizate teoretic pentru a verifica respectarea legilor fundamentale – de pilda cum este cea a conservarii energiei. Treaba asta necesita computere puternice si foarte multa munca – analiza rezultatelor unui experiment putand sa dureze luni si ani!

Traseele ciocnirilor particulelor subnucleare

– apoi, pentru ca aceste particule sa fie „extrase” din atomi, trebuie invinse forte nucleare foarte puternice la aceste niveluri minuscule- cum este forta nucleara „tare”. Cum se face asta ? Simplu, CA LA BILIARD ! Se ciocnesc particule cu antiparticule (de pilda proton- antiproton) la viteze extrem de mari, apropiate de viteza luminii (de obicei accelerate in campuri magnetice – cum este la CERN). Cu cat viteza particulelor compuse este mai mare, cu atat ciocnirea este mai violenta – rezultand particule cu energii mai inalte. De aceea a fost nevoie de o constructie imensa ca cea de la CERN, pentru a se obtine vitezele si energiile uriase necesare ! Ca sa va dati seama ce realizare este acest CERN (=cel mai mare experiment stiintific al omenirii !) trebuie sa stiti ca in natura asemenea procese nu exista decat in centrul marilor stele si in „gaurile negre” – ca si odinioara, in momentul creatiei Universului (BIG BANG).

– si nu in ultimul rand, multe din particulele fundamentale sunt instabile, cu viata solitara extrem de scurta, recombinandu-se imediat in alte particule. Rezulta ca este nevoie de „camere foto” extrem de precise (rezolutii optice extrem de mari) si foarte rapide – pentru a surprinde fenomenele dorite. Aceasta este o limitare tehnologica a stiintei – de aceea in acest domeniu de varf multe particule au fost mai intai demonstrate teoretic si mult mai tarziu au fost puse in evidenta experimental !

Acum, cateva cuvinte despre particula mult-cautata – Bosonul Higgs:

– intai si intai, ce este un „boson” ? Pe scurt, Bosonii sunt o categorie speciala de particule subatomice cu spin intreg, elementare sau nu, care respecta repartitia Bose-Einstein (pot ocupa aceeasi stare cuantica – spre deosebire de fermioni, care respecta repartitia Fermi-Dirac si nu pot ocupa aceeasi stare cuantica). Cei mai importanti bosoni sunt cei elementari, pentru ca SUNT VECTORII FORTELOR FUNDAMENTALE DIN NATURA: fotonul pentru forta electromagnetica, bosonii W si Z pentru forta nucleara slaba, gluonul pentru forta nucleara tare si gravitonul pentru forta gravitationala (ultimul previzionat teoretic). Bosonul Higgs constituie o speta aparte, este particula care creeaza „campul Higgs”, responsabil pentru crearea masei lumii materiale .

Familiile particulelor elementare

Bosonii Higgs umplu intregul Univers de la Big-Bang incoace si creeaza masa celorlalte particule printr-un mecanism de interactiune (= o forta de franare) cu celelalte particule elementare („mecanism Higgs”). Astfel, in functie de proprietatile acestora, particulele care interactioneaza slab cu bosonii Higgs au masa mai mica (cum este neutrino) iar cele care care interactioneaza puternic capata masa mai mare. Fotonii nu interactioneaza deloc cu bosonii Higgs – deci nu capata masa deloc !

– Bosonii Higgs trebuie sa aiba la randul lor masa, de aceea se presupune ca exista 5 tipuri care interactioneaza si intre ei !

– Din calcule teoretice si observatii experimentale in cele doua acceleratoare de top (Tevatronul american si LHC-ul european), se stabilisera deja cu ceva timp inainte potentialele reactii sub-nucleare din care pot rezulta bosoni Higgs, precum si energia tipica a acestuia (adica intervalul de monitorizat) – acum cercetatorilor nu le ramane decat sa verifice daca recentele rezultate experimentale au pus in evidenta particula asteptata.

In final, in speranta ca bosonul Higgs va fi confirmat, sa nu uitam ca mai exista o ultima culme de cucerit -confirmarea particulei care genereaza gravitatia – GRAVITONUL !

– Sa vedem in rezumat cele mentionate mai sus (multumiri celor de la Scientia pentru traducere):

PS: Bosonul Higgs a fost numit particula „dumnezeu” (si nu „particula lui dumnezeu” !) de către laureatul premiului Nobel Leon Lederman. Peter Higgs a comentat astfel acest aspect: „He wanted to refer to it as that ‘goddamn particle’ and his editor wouldn’t let him.” – aluzie la faptul ca aceasta particula era greu de identificat 🙂 !

Posted 4 August 2011 by Liviutz in Stiinta

Tagged with , , , , , , , ,