Amsicora
10-01-2004, 00:59
il nuovo acceleratore di particelle che permetterà di:
http://www.enel.it/magazine/boiler/arretrati/boiler58/html/articoli/Paltrinieri-Buchineri.asp
E SE BASTASSE un laboratorio ben attrezzato per produrre un buco nero? I mostri del cielo, i grandi attrattori cosmici, non avrebbero più segreti, e i fisici avrebbero le porte aperte per investigare i misteri della materia in condizioni critiche, come quelle interne a un buco nero. Così, in attesa del grande acceleratore di particelle Lhc (Large hadron collider) in costruzione al Cern di Ginevra, i fisici speculano sulla possibilità che fasci di particelle, accelerati in questa macchina, possano creare le condizioni per la formazione di un buco nero.
Un sogno proibito?
Certo sarebbe il sogno di quanti, fisici e astronomi, hanno ipotizzato la presenza di questi oggetti cosmici, e che per il momento si devono accontentare di prove indiziarie per confermarne l’esistenza. Finora la presenza di un buco nero in un sistema stellare non è mai stata osservata direttamente. Infatti, per definizione, un buco nero è un oggetto che sviluppa un tale campo di attrazione che nemmeno la luce, la radiazione elettromagnetica, può sfuggirvi. Per cui diventano, per così dire, invisibili ai nostri strumenti di indagine che si basano proprio sulla rilevazione della radiazione: ci sono telescopi che osservano le emissioni della luce visibile, ma anche potenti radiotelescopi per percepire le onde radio emesse dagli oggetti stellari, e satelliti in orbita attorno alla Terra per rilevare emissioni ai raggi x. E proprio le osservazioni nella banda x dello spettro elettromagnetico stanno fornendo i maggiori indizi dell’esistenza di buchi neri: a tali lunghezze d’onda, infatti, vengono emessi gli ultimi “gemiti” della materia in caduta libera, quando cioè viene risucchiata dal buco nero.
Frederick Baganoff, del Mit (Massachusetts Institute of Technology), in un articolo comparso di recente su Nature, ha usato una specie di radiografia per investigare su un sospetto buco nero al centro della nostra galassia. Questo proprio grazie ad osservazioni ai raggi X con Chandra, il satellite ad alta risoluzione della Nasa. Finora le indicazioni che gli astronomi avevano riguardo alla possibile presenza al centro della Via Lattea di un buco nero super-massiccio non erano probanti, cioè lasciavano non pochi dubbi di interpretazione. E c’è stato chi ha pensato che il candidato buco nero, la sorgente battezzata Sagittarius A, potrebbe in realtà essere il risultato di un’aggregazione di stelle massicce poco luminose. Ma le ultime osservazioni con Chandra hanno mostrato che Sagittarius A ha una emissione ai raggi x variabile. Dal periodo di variabilità di questa sorgente (circa 10 minuti) gli astronomi hanno potuto stimare la dimensione dell’ipotetico buco nero, il cui raggio sarebbe più o meno equivalente alla distanza Terra-Sole. A questo corrisponderebbe una massa pari a circa 2,6 milioni di volte quella del nostro astro. E, secondo le leggi di relatività generale, un buco nero potrebbe soddisfare questi parametri.
Tre, quattro, cento dimensioni
Comunque, si tratta sempre di indizi. Non di osservazioni dirette. Di dati che suggeriscono la presenza di buchi neri, ma non la provano. Così, Steven Giddings e Scott Thomas, ricercatori dell’Università statunitense di Stanford, sono andati oltre, e hanno ipotizzato la possibilità di formare un buco nero in un acceleratore di particelle. Infatti, nonostante tutti oggi siano portati a pensare che la formazione di un buco nero si ha con il collasso di una stelle di grande massa, in realtà anche oggetti piccoli come due particelle subatomiche che siano spinte un uno spazio abbastanza piccolo da sentire l’effetto della forza di gravità, potrebbero portare alla formazione di un buco nero. Ma per arrivare a questo le particelle devono essere avvicinate fino a una distanza di 10-33 centimetri, la cosiddetta distanza di Planck. Una cosa davvero infinitesima, per la quale servirebbe un mega-acceleratore grande come la nostra galassia!
Sembrerebbe una cosa impossibile, a meno che su piccola scala, la forza di gravità abbia più delle classiche tre dimensioni spaziali. Infatti, gli effetti della forza di gravità su scale dell’ordine del millimetro e meno non sono state esplorate nel dettaglio, e potrebbe anche essere possibile che a tali piccole distanze entrino in gioco dimensioni spaziali aggiuntive. Un’ipotesi che più volte è stata proposta all’interno, per esempio, della cosiddetta teoria delle stringhe, secondo cui l’Universo avrebbe un numero di dimensioni superiore rispetto alle tre che conosciamo, ma queste sarebbero schiacciate su scale spaziali molto piccole. Ma se su piccola scala esistessero quattro dimensioni, ecco allora che la distanza di avvicinamento fra due particelle per formare un buco nero sarebbe enormemente più piccola. E dalla distanza di Planck si passerebbe a 10-17 centimetri, che potrebbe essere raggiunta da Lhc. Così gli acceleratori di particelle, i teatri in cui si indagano le forze fondamentali della natura, potrebbero anche trasformarsi in insoliti osservatori astronomici. Per ora molti fisici stanno attendendo con ansia il 2006, anno in cui sarà completato il grande Lhc, che bosone di Higgs a parte, potrebbe rivelarsi un vero laboratorio di buchi neri.
Uno scontro “virtuale”
Intanto, gli scienziati devono contentarsi di osservare buchi neri “virtuali”. Ricercatori del Max Planck Institute for Gravitational Physics di Monaco di Baviera, infatti, sono riusciti grazie a delle simulazioni computerizzati a vedere che cosa succede quando due buchi neri si scontrano. La ricerca è comparsa il 17 settembre sulla rivista Physical Review Letters. Secondo i risultati della simulazione, chiamata progetto Lazarus, le onde gravitazionali emesse in seguito alla collisione tra due di questi corpi celesti saranno particolarmente forti. I dati ricavati dall'esperimento consentiranno agli scienziati di avere un modello per riconoscere eventuali segnali provenienti da questo tipo di eventi e di distinguerli dal rumore di fondo raccolto dagli strumenti di monitoraggio.
http://www.enel.it/magazine/boiler/arretrati/boiler58/html/articoli/Paltrinieri-Buchineri.asp
E SE BASTASSE un laboratorio ben attrezzato per produrre un buco nero? I mostri del cielo, i grandi attrattori cosmici, non avrebbero più segreti, e i fisici avrebbero le porte aperte per investigare i misteri della materia in condizioni critiche, come quelle interne a un buco nero. Così, in attesa del grande acceleratore di particelle Lhc (Large hadron collider) in costruzione al Cern di Ginevra, i fisici speculano sulla possibilità che fasci di particelle, accelerati in questa macchina, possano creare le condizioni per la formazione di un buco nero.
Un sogno proibito?
Certo sarebbe il sogno di quanti, fisici e astronomi, hanno ipotizzato la presenza di questi oggetti cosmici, e che per il momento si devono accontentare di prove indiziarie per confermarne l’esistenza. Finora la presenza di un buco nero in un sistema stellare non è mai stata osservata direttamente. Infatti, per definizione, un buco nero è un oggetto che sviluppa un tale campo di attrazione che nemmeno la luce, la radiazione elettromagnetica, può sfuggirvi. Per cui diventano, per così dire, invisibili ai nostri strumenti di indagine che si basano proprio sulla rilevazione della radiazione: ci sono telescopi che osservano le emissioni della luce visibile, ma anche potenti radiotelescopi per percepire le onde radio emesse dagli oggetti stellari, e satelliti in orbita attorno alla Terra per rilevare emissioni ai raggi x. E proprio le osservazioni nella banda x dello spettro elettromagnetico stanno fornendo i maggiori indizi dell’esistenza di buchi neri: a tali lunghezze d’onda, infatti, vengono emessi gli ultimi “gemiti” della materia in caduta libera, quando cioè viene risucchiata dal buco nero.
Frederick Baganoff, del Mit (Massachusetts Institute of Technology), in un articolo comparso di recente su Nature, ha usato una specie di radiografia per investigare su un sospetto buco nero al centro della nostra galassia. Questo proprio grazie ad osservazioni ai raggi X con Chandra, il satellite ad alta risoluzione della Nasa. Finora le indicazioni che gli astronomi avevano riguardo alla possibile presenza al centro della Via Lattea di un buco nero super-massiccio non erano probanti, cioè lasciavano non pochi dubbi di interpretazione. E c’è stato chi ha pensato che il candidato buco nero, la sorgente battezzata Sagittarius A, potrebbe in realtà essere il risultato di un’aggregazione di stelle massicce poco luminose. Ma le ultime osservazioni con Chandra hanno mostrato che Sagittarius A ha una emissione ai raggi x variabile. Dal periodo di variabilità di questa sorgente (circa 10 minuti) gli astronomi hanno potuto stimare la dimensione dell’ipotetico buco nero, il cui raggio sarebbe più o meno equivalente alla distanza Terra-Sole. A questo corrisponderebbe una massa pari a circa 2,6 milioni di volte quella del nostro astro. E, secondo le leggi di relatività generale, un buco nero potrebbe soddisfare questi parametri.
Tre, quattro, cento dimensioni
Comunque, si tratta sempre di indizi. Non di osservazioni dirette. Di dati che suggeriscono la presenza di buchi neri, ma non la provano. Così, Steven Giddings e Scott Thomas, ricercatori dell’Università statunitense di Stanford, sono andati oltre, e hanno ipotizzato la possibilità di formare un buco nero in un acceleratore di particelle. Infatti, nonostante tutti oggi siano portati a pensare che la formazione di un buco nero si ha con il collasso di una stelle di grande massa, in realtà anche oggetti piccoli come due particelle subatomiche che siano spinte un uno spazio abbastanza piccolo da sentire l’effetto della forza di gravità, potrebbero portare alla formazione di un buco nero. Ma per arrivare a questo le particelle devono essere avvicinate fino a una distanza di 10-33 centimetri, la cosiddetta distanza di Planck. Una cosa davvero infinitesima, per la quale servirebbe un mega-acceleratore grande come la nostra galassia!
Sembrerebbe una cosa impossibile, a meno che su piccola scala, la forza di gravità abbia più delle classiche tre dimensioni spaziali. Infatti, gli effetti della forza di gravità su scale dell’ordine del millimetro e meno non sono state esplorate nel dettaglio, e potrebbe anche essere possibile che a tali piccole distanze entrino in gioco dimensioni spaziali aggiuntive. Un’ipotesi che più volte è stata proposta all’interno, per esempio, della cosiddetta teoria delle stringhe, secondo cui l’Universo avrebbe un numero di dimensioni superiore rispetto alle tre che conosciamo, ma queste sarebbero schiacciate su scale spaziali molto piccole. Ma se su piccola scala esistessero quattro dimensioni, ecco allora che la distanza di avvicinamento fra due particelle per formare un buco nero sarebbe enormemente più piccola. E dalla distanza di Planck si passerebbe a 10-17 centimetri, che potrebbe essere raggiunta da Lhc. Così gli acceleratori di particelle, i teatri in cui si indagano le forze fondamentali della natura, potrebbero anche trasformarsi in insoliti osservatori astronomici. Per ora molti fisici stanno attendendo con ansia il 2006, anno in cui sarà completato il grande Lhc, che bosone di Higgs a parte, potrebbe rivelarsi un vero laboratorio di buchi neri.
Uno scontro “virtuale”
Intanto, gli scienziati devono contentarsi di osservare buchi neri “virtuali”. Ricercatori del Max Planck Institute for Gravitational Physics di Monaco di Baviera, infatti, sono riusciti grazie a delle simulazioni computerizzati a vedere che cosa succede quando due buchi neri si scontrano. La ricerca è comparsa il 17 settembre sulla rivista Physical Review Letters. Secondo i risultati della simulazione, chiamata progetto Lazarus, le onde gravitazionali emesse in seguito alla collisione tra due di questi corpi celesti saranno particolarmente forti. I dati ricavati dall'esperimento consentiranno agli scienziati di avere un modello per riconoscere eventuali segnali provenienti da questo tipo di eventi e di distinguerli dal rumore di fondo raccolto dagli strumenti di monitoraggio.