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Buone notizie sul bosone di Higgs: decade come dovrebbe

Identificato il principale decadimento del bosone di Higgs, la nota particella che fornisce la massa alle altre. Higgs decade in due quark bottom. Un risultato che apre le porte a nuovi studi sull’assetto della fisica attuale

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Funziona bene, decade regolarmente. Stiamo parlando del bosone di Higgs, la particella che attraverso un complesso meccanismo conferisce la massa a tutte le altre, scoperta al Large Hadron Collider al Cern nel 2012. Dopo la misura della sua massa, importante proprietà che lo caratterizza, oggi arriva una prova che anche il suo comportamento, ovvero il modo in cui decade, producendo altre particelle, è conforme a quanto aspettato. Questo risultato arriva da una ricerca svolta presso l’Lhc e coordinata dalla Princeton University, che ne dà notizia.

Come tante altre particelle instabili per natura, il bosone di Higgs decade – ovvero si trasforma – dando vita a nuove particelle più leggere: in questo caso si tratta di due quark bottom (in generale i quark sono particelle che costituiscono il protone), scoperti nel 1977 al Fermilab a Chicago da un gruppo guidato da Leon Lederman (lo stesso scienziato che battezzerà il bosone di Higgs come la particella di Dio, l’espressione tanto ripresa dai giornalisti e poco amata dai fisici).

I quark bottom rappresentano uno dei sei diversi tipi di quark, le particelle elementari che rappresentano (insieme ad altre, in tutto ora sono 17) i mattoni del Modello standard, la teoria fisica che descrive tutte le particelle e le interazioni fisiche – ad eccezione di una, quella gravitazionale.

Ciò che accade esattamente all’Lhc, il il potentissimo acceleratore di particelle al Cern di Ginevra, è uno scontro fra protoni accelerati, che dà luogo in certi casi al bosone di Higgs, le cui tracce vengono rilevate dagli strati concentrici dei rivelatori di Lhc: questi strati somigliano a cipolle e le particelle sono come inchiostri di colore diverso, che si diffondono lasciando le loro tracce.

Il bosone ha una vita molto breve, pari a frazioni infinitesimali di un nanosecondo (un milionesimo di millesimo di secondo). Dopo questo tempo infinitesimo, è decaduto in due quark bottom. Qui di seguito la ricostruzione del decadimento del bosone di Higgs.

bosone Higgs

(foto: Image courtesy of the CMS Collaboration. In blu i jet dei quark bottom, prodotti del bosone di Higgs, e in rosso i getti di un’altra particella, il bosone Z, generata insieme all’Higgs)

 

Tuttavia, individuare questo decadimento, anche se meno raro di altri, non è facile. La difficoltà sta nel fatto che non solo il bosone di Higgs, ma anche numerose altre particelle, producono i quark bottom. Per districarsi in questo mare di quark, i ricercatori hanno utilizzato i grandi rivelatori Compact Muon Solenoid (Cms) e A Toroidal Lhc ApparatuS (Atlas), due dei principali esperimenti dell’Lhc, che hanno operato indipendentemente l’uno dall’altro, raggiungendo lo stesso risultato. Inoltre i quark non vengono rilevati come particelle libere, cioè da soli, dato che sono legati ad altri o decadono rapidamente e la loro presenza viene individuata indirettamente tramite la ricostruzione dei valori delle masse delle altre particelle.

Una volta prodotti, i quark bottom generano altre particelle, per cui gli scienziati hanno avuto bisogno di molti dati per ricostruire la loro provenienza. “Si tratta di un caos perché bisogna raccogliere tutti i getti delle particelle [raggruppate fra loro, una particella dà luogo ad un getto ndr], misurare le loro proprietà per calcolare la massa dell’oggetto che decade in questi getti”, spiega Olsen. Ma gli autori ci sono riusciti, grazie appunto alla particolare struttura a cipolla dei rivelatori, che consente di studiare tutti i passaggi delle particelle, seguendole dalla nascita al decadimento. In questo modo, sono stati in grado di rilevare sia la collisione protone-protone che ha dato luogo al bosone di Higgs, sia il decadimento di quest’ultimo in due quark bottom.

Questo decadimento è uno dei più frequenti, dato che secondo le previsioni teoriche avviene nel 60% dei casi, spiegano gli scienziati. “Abbiamo trovato esattamente ciò che ci attendevamo”, commenta James Olsen, che ha guidato lo studio. “E ora possiamo utilizzare questa nuova strada per studiare le proprietà dell’Higgs”“Il decadimento Higgs in quark bottom è importante perché è il più frequente”, aggiunge Christopher Palmer, ricercatore a Princeton, “dato che una misura precisa del tasso di decadimento ci fornisce informazioni sulla natura della particella”.

Studiare il tasso di questo decadimento (cioè quanto spesso avviene) è importante per i fisici perché in base al risultato possono osservare se la percentuale rispetta la previsione teorica ed è in linea con il Modello standard. Insomma, studiare il bosone di Higgs e il suo comportamento è uno strumento utile che può informazioni preziose anche per capire se le attuali teorie fisiche, che descrivono la materia e dunque il mondo come lo conosciamo, sono valide.

Crediti e Fonti :

Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Risolto uno dei misteri delle pietre di Stonehenge

Una nuova dettagliata analisi della composizione dei megaliti del monumentale sito neolitico ha rivelato che furono estratte a ben 25 chilometri di distanza. Ancora da scoprire, invece, come furono trasportati i macigni, che hanno un peso medio di 20 tonnellate

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Per più di quattro secoli, archeologi e geologi hanno cercato di stabilire l’origine geografica delle pietre utilizzate per costruire Stonehenge migliaia di anni fa. Individuare l’origine dei grandi blocchi di pietra detta sarsen che formano la maggior parte del monumento si è rivelato particolarmente difficile, ma ora i ricercatori hanno risolto il mistero: 50 dei 52 sarsen esistenti a Stonehenge provenivano dal sito di West Woods, nella contea del Wiltshire, situato a 25 chilometri a nord di Stonehenge. I risultati sono pubblicati su “Science Advances”.

I geologi spesso usano caratteristiche macroscopiche e microscopiche delle rocce per abbinarle all’affioramento da cui sono state prelevate. Queste tecniche hanno permesso ai ricercatori di determinare che molte delle “pietre blu” più piccole di Stonehenge erano state trasportate dal Galles sud occidentale.

Ma “il problema con la pietra di sarsen è che è tutta uguale”, dice la coautrice dello studio Katy Whitaker, dell’Università di Reading, e assistente listing adviser alla Historic England. “Guardandola al microscopio, si vedono granelli di sabbia di quarzo legati insieme con altro quarzo”. Così il team si è affidato alla spettrometria a fluorescenza a raggi X, una tecnica non distruttiva che bombarda un campione con raggi X e analizza le lunghezze d’onda della luce che il campione emette in risposta, mostrando la sua composizione chimica.

La tecnica ha rivelato la presenza di elementi traccia, che si trovano cioè in quantità minime, sulla superficie dei sarsen di Stonehenge. Quasi tutte queste pietre condividevano una composizione chimica molto simile, il che indica che si sono formate insieme. I dati non erano però sufficienti a individuare dove si trovava la fonte.

La svolta è arrivata inaspettatamente nel 2018, quando un campione estratto da uno dei sarsen di Stonehenge durante un restauro del 1958 è stato restituito all’Inghilterra dopo aver trascorso 60 anni in una collezione privata. I ricercatori hanno ottenuto il permesso di distruggere parte del campione per un’analisi più dettagliata. “Non riuscivamo a contenere l’eccitazione”, racconta l’autore principale, David Nash, geografo fisico dell’Università di Brighton.

Utilizzando due tipi di spettrometria di massa, il team ha determinato i livelli di 22 elementi traccia nel carotaggio e li ha confrontati con i livelli presenti nei campioni di sarsen provenienti da 20 siti diversi sparsi per l’Inghilterra meridionale. La firma chimica corrispondeva esattamente a quella di uno dei siti: quello di West Woods, un’area di circa sei chilometri quadrati.

La scoperta “appare abbastanza convincente e piuttosto conclusiva”, dichiara Joshua Pollard, archeologo dell’Università di Southampton, che non era coinvolto nella nuova ricerca. “È un risultato importante”. Situato appena a sud del fiume Kennet, West Woods è stato spesso trascurato nella ricerca archeologica, aggiunge. Finora la teoria prevalente aveva ipotizzato che i sarsen avessero avuto origine a nord del fiume, nelle Marlborough Downs.

Anche se il gruppo di Nash ha identificato l’origine di 50 sarsen, gli ultimi due – Stone 26 e Stone 160 – non corrispondono a nessuno dei siti studiati, e non corrispondono uno all’altro. Poiché dalla costruzione di Stonehenge sono andati persi fino a 30 sarsen, è impossibile sapere se quelle due pietre sono uniche oppure sono i resti di un grande nucleo di rocce portate da un sito diverso da West Woods.

Per Nash, l’implicazione più affascinante del ritrovamento è che le pietre di West Woods sono state probabilmente spostate tutte durante la seconda fase di costruzione del monumento, intorno al 2500 a.C. “Quello che mi colpisce di più è lo sforzo erculeo che è stato fatto per realizzare questa struttura in una finestra di tempo ragionevolmente breve”, sottolinea. Non si sa ancora come esseri umani del Neolitico siano riusciti a trasportare pietre così massicce, che hanno un peso medio di 20 tonnellate. Ma gli archeologi concordano sulla necessità di un coordinamento sociale su larga scala.

Le ricerche future cercheranno di scoprire il percorso seguito dai costruttori di Stonehenge per trasportare le pietre. E le tecniche geochimiche sperimentate dal team di Nash potrebbero portare ad approfondimenti su altri monumenti preistorici di Henge in Inghilterra. “Ci sono infinite domande, infinite aree che necessitano di ulteriori indagini e riflessioni”, dice Pollard. “Questo è un viaggio che non finirà mai”.

L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 29 luglio 2020.


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WATCH NOW: SpaceX to Launch Starlink Falcon

SpaceX Falcon 9 rocket will launch Starlink 7 communication satellites Low-Earth Orbit 550 km. It will lift off from Space Launch Complex 40 (SLC-40) at Cape Canaveral AFS, Florida. Launch window begins at 09:25pm EST (1:25am UTC) ▰ Livestream Chat: https://discord.gg/jkbWhGK (Discord invite link) Starlink 7 mission

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SpaceX Falcon 9 rocket will launch Starlink 7 communication satellites Low-Earth Orbit 550 km. It will lift off from Space Launch Complex 40 (SLC-40) at Cape Canaveral AFS, Florida. Launch window begins at 09:25pm EST (1:25am UTC) ▰ Livestream Chat: https://discord.gg/jkbWhGK (Discord invite link) Starlink 7 mission will be SpaceX’s 9th mission this year and the 86th flight of a Falcon 9 rocket. It’ll deliver more than 41,000 pounds (18,500 kg) of cargo consisting of 60 starlink v1.0 communication satellites. The booster supporting this mission is B1049. Courtesy of SpaceX https://www.spacex.com/ www.spaceofficial.com SPACE (Official) Network We love ❤ Space Do you?

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Come condividere il proprio computer per la ricerca contro il coronavirus

Il progetto di Ibm: raccogliere la potenza computazionale dei dispositivi nel mondo e concentrarla in un supercomputer virtuale per processare moli e moli di dati sanitari

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Ibm chiede l’aiuto di chiunque possieda un computer connesso a internet per partecipare al progetto OpenPandemics – Covid-19. Ogni utente avrà la possibilità di mettere a disposizione la potenza di calcolo della propria macchina per aiutare la ricerca di una cura al coronavirus.

Esattamente come avviene in Dragonball quando Goku chiede alle persone della terra di alzare le mani per donargli l’energia necessaria a sconfiggere MajinBu, Ibm, con il suo progetto OpenPandemics – Covid-19, chiede di mettere a disposizione la potenza computazionale dei loro personal computer. Più computer partecipano al progetto più aumenta la capacità di calcolo del supercomputer virtuale di Ibm.

World Community Grid come Goku, sfrutterà la potenza di calcolo dei computer degli utenti nel mondo per aiutare gli scienziati a sconfiggere il coronavirus


Il gigante dell’elettronica intende sfruttare la potenza di calcolo inutilizzata dai computer degli utenti, che decideranno di partecipare, per alimentare la sua World Community Grid. Grazie a questo supercomputer virtuale, gli scienziati che stanno cercando una cura per il virus, potranno elaborare l’immensa mole di dati raccolti in questi mesi d’emergenza.

La potenza di calcolo condivisa permetterà quindi alla World Community Grid di effettuare i milioni di calcoli al secondo necessari per le simulazioni dei composti bio-chimici necessari per debellare il virus.

Attualmente più di 770mila persone e 450 organizzazioni hanno già contribuito ad alimentare la World Community Grid fornendo quasi due milioni di anni di potenza di calcolo a sostegno di 30 progetti di ricerca, tra cui studi su cancro, Ebola, Zika, malaria e Aids.

Il progetto è stato ideato dall’istituto di ricerca Scripps Research e a dirigerne lo sviluppo c’è il ricercatore italiano Stefano Forli, assistente del dipartimento di Biologia integrativa strutturale e computazionale di Scripps Research.

Sfruttare la potenza di elaborazione inutilizzata su migliaia di dispositivi ci fornisce un’incredibile potenza di calcolo utile a selezionare virtualmente milioni di composti chimici”, spiega Forli in una nota: “Il nostro sforzo congiunto con i volontari di tutto il mondo promette di accelerare la nostra ricerca di nuovi, potenziali farmaci candidati ad affrontare le minacce biologiche emergenti presenti e future, sia che si tratti di Covid-19 o di un agente patogeno completamente diverso”.

Per mettere a disposizione la potenza di calcolo inutilizzata del proprio computer è sufficiente iscriversi al progetto e scaricarne l’applicazione. World Community Grid di Ibm opererà in background senza rallentare i sistemi degli utenti e garantendo la massima sicurezza della privacy proteggendone le informazioni personali.

 

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