Nuova Edizione aggiornata con i risultati di LHC

«Questo libro è una bella dimostrazione che è ancora possibile fare divulgazione ad alto livello, rendendo comprensibile la logica interna della scienza moderna. Non è facile, bisogna navigare tra Scilla e Cariddi, ma Paolo Castorina è capace di farlo.»

Giorgio Parisi

Al Centro Europeo Ricerche Nucleari (CERN) di Ginevra è in funzione la più grande macchina che l’uomo abbia mai costruito: il Large Hadron Collider (LHC). Si accelerano e si fanno urtare particelle di energia altissima per verificare le leggi fondamentali della Natura. LHC ci ha già permesso di raggiungere temperature molto simili a quelle dell’inizio del Big Bang cosmologico ed al CERN è stata anche intrappolata l’antimateria. Ma non si è ancora trovata la particella di Higgs la cui esistenza confermerebbe completamente l’attuale teoria unificata delle interazioni elettromagnetiche e deboli e, soprattutto, spiegherebbe l’origine della massa. La massa, anche quella delle particelle più piccole, non è una proprietà fondamentale. Essa deriva dalle forze di interazione e, in particolare, dall’esistenza di una nuova particella, battezzata «particella di Dio», attraverso un affascinante meccanismo, detto rottura spontanea della simmetria, che viene descritto in questo libro con semplici esempi.

Paolo Castorina è professore di fisica teorica presso l’Università di Catania. Nel 1985 è stato post-doc presso il Centro di Fisica Teorica del Massachussets Institute of Technology e nel 1989 Associate Scientist presso il Centro Europeo di Ricerche Nucleari a Ginevra. È referee delle più prestigiose riviste internazionali di Fisica e collabora con governi stranieri per la valutazione di programmi di ricerca. Attualmente insegna teoria quantistica dei campi ed ha collaborazioni con il MIT e le università di Harvard, Praga, Bielefeld, Firenze.

Indice
7 Presentazione di Giorgio Parisi
9 Premessa

13 Introduzione
Energia e massa: da Galileo e Newton ad Einstein, p. 13. – Massa delle particelle e caratteristiche delle forze, p. 15. – Unificare le forze, p. 20.

23 Capitolo I. La simmetria e la massa
Il concetto di simmetria e le caratteristiche delle forze, p. 23. – Cos’è un campo fisico, p.25. – La simmetria dei campi, p. 29. – La simmetria di gauge, p. 34.

45 Capitolo II. Verso l’unificazione delle forze elettromagnetiche e deboli L’elettrodinamica: una teoria di enorme successo, p. 45. – Le interazioni deboli, p. 47. – Un mondo alla velocità della luce, p. 50.

53 Capitolo III. Il meccanismo di Higgs
Rottura spontanea della simmetria, p. 53. – Dal mondo alla velocità della luce al mondo reale: la particella di Higgs, p. 56. – Come funziona il meccanismo di Higgs, p. 58. – Il meccanismo di Higgs genera tutte le masse, p. 63. – Un salto all’inizio del Big‐Bang, p.64.

67 Capitolo IV. A caccia della particella di Higgs
Il meccanismo di Higgs genera anche la massa della particella di Higgs, p. 67. – Come vediamo se la particella di Higgs esiste, p. 70. – Produrre la particella di Higgs, p. 71. – Decadimento dell’Higgs, p. 74. – L’acceleratore Large Hadron Collider, p. 75.

83 Capitolo V. I nuovi risultati di LHC  <-- NOVITA'
Le particella prodotte dall'Higgs p.84

91 Conclusioni
95 Bibliografia
97 Ringraziamenti
99 Agli esperti