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lunedì 8 ottobre 2012
ComunicareFisica2012
mercoledì 4 luglio 2012
La finale di coppa
La fisica mondiale oggi si ferma per guardare la finale di Coppa del Mondo di Bosone di Higgs, in diretta dal CERN qui. Il prof. S.C. con il suo consueto tempismo è in treno e la rete del Frecciarossa è quella che è, ma per esempio c'è Marco che si è alzato presto e twitta in diretta.
martedì 13 dicembre 2011
Il Sagittario, la frattura dell'omero e il bosone di Higgs
Oggi pomeriggio al CERN, in un auditorium pieno da scoppiare fin dalla tarda mattinata, gli spokesperson degli ATLAS e CMS hanno presentato lo stato della ricerca del bosone di Higgs, la Particella di Dio (i lettori più affezionati del prof. Sentimento Cuorcontento, però, la sanno lunga e non si lasciano impressionare da questo nome altisonante).
Il prof. S.C. oggi era Bologna per un workshop e ha potuto seguire il webcast in diretta solo di tanto in tanto e senza audio (probabilmente non ero l’unico, dato che la voce di Fabiola Gianotti si è inserita un paio di volte nell’audio del sistema di phone conference); Marco però è andato alle undici portandosi i panini, e credo ci racconterà forse già stasera come è andata con qualche commento in più. Il finale lo accenno: ATLAS vede un possibile segnale di un Higgs dalle parti di 126 GeV, con una significatività locale di 3.6σ, che diventano 2.3σ tenendo conto del “Look Elsewhere Effect”. CMS non riesce a escludere il bosone in tre canali di decadimento differenti, che combinati danno un piccolo eccesso tra 115 e 127 GeV, ma la significatività locale è solo di 2.6σ, che diventano 1.9σ correggendo per il LEE. In pratica, come spiega il comunicato stampa del CERN
Ho parlato della significatività statistica e del P-value nel primo numero di Query: trovate l’articolo qui, ma per ora basti ricordare che in questo contesto il valore di σ indica la probabilità di avere per puro caso (cioè in assenza del fenomeno cercato) il particolare risultato che ho ottenuto in un esperimento: un risultato a “1σ” ha una probabilità del 16% (P = 0.16) di poter essere ottenuta per caso, 2σ del 2.3% (P = 0.023), 3σ dello 0.13% (P=0.0013), 4σ dello 0.003% (P = 0.00003), 5σ di uno su tre milioni (P = 0.0000003). La convenzione in fisica è di chiamare evidence, cioè qualcosa che in inglese sta tra “indizio” e “prova”, un’osservazione a 3σ, e “scoperta” una a 5σ. Vedete che, presi singolarmente, i risultati di ATLAS e CMS possono essere considerati “evidence” solo se non si tiene conto di questo misterioso LEE.
Now for something completely different, come direbbero i Monthy Python.
Nel 2006 quattro allegri epidemiologi canadesi hanno pubblicato sul Journal of Clinical Epidemiology un articolo in cui analizzavano i dati di tutti i dieci milioni di abitanti dell’Ontario, trovando un risultato sorprendente e, in apparenza, statisticamente significativo al 95% (P < 0.05). I nati sotto il segno del Leone avevano una probabilità sensibilmente più elevata degli altri di essere ricoverati per emorragia gastrointestinale (P = 0.0447), mentre i Sagittario erano più soggetti alla frattura dell’omero (P = 0.0123) dei nati sotto tutti gli altri segni. Questo significa, per esempio, che la probabilità di ottenere il secondo effetto a causa di una fluttuazione casuale è minore dell’1.23%.
Supponiamo che l’intento fosse davvero verificare l’esistenza di una correlazione tra la nascita sotto il segno del Sagittario e la frattura dell’omero. Si cerca quanti abitanti dell’Ontario sono stati ricoverati con un omero fratturato, si guarda quanti di questi fossero del Sagittario, e per stimare il P-value si calcola quanta probabilità ci fosse di produrre quel particolare risultato in modo casuale: 1.23%, risultato statisticamente significativo (P < 0.05), si pubblica.
Attenzione però: i quattro canadesi non hanno verificato solo la correlazione tra Sagittario e omero, ma hanno prima cercato qualunque correlazione tra qualunque segno zodiacale e qualunque malanno tra i 223 più comuni, per poi verificare statisticamente le 24 correlazioni più significative. È un po’ come andare a pesca: se non specifico prima cosa sto cercando la probabilità di pescare una correlazione casuale è più alta e devo in qualche modo tenere conto di questo, che è proprio il look elsewhere effect.
Un modo è applicare la cosiddetta correzione di Bonferroni (matematicamente non molto robusta, ma con l’indubbio vantaggio di essere davvero semplice): se voglio un risultato sicuro al 95% (cioè P < 0.05) ma metto alla prova n = 24 correlazioni, devo chiedere che la singola correlazione trovata abbia un P-value “locale” minore di 0.05/24 = 0.0021. Ed ecco che la significatività della correlazione tra Sagittario e frattura dell’omero sparisce, con buona pace degli astrologi.
ATLAS, per esempio, ha trovato per il segnale a 126 GeV una significatività di 3.6σ, ma deve tener conto del fatto che il bosone di Higgs non l’ha cercato solo lì: avendo cercato diciamo tra 100 GeV e 600 GeV, deve correggere e la significatività si riduce a 2.3σ. Quello che fa davvero salivare i fisici è che i due esperimenti vedono qualcosa proprio nello stesso posto, e proprio lì dove molti se lo aspettavano, ma questa è un'altra storia.
Austin, P., Mamdani, M., Juurlink, D., & Hux, J. (2006). Testing multiple statistical hypotheses resulted in spurious associations: a study of astrological signs and health Journal of Clinical Epidemiology, 59 (9), 964-969 DOI: 10.1016/j.jclinepi.2006.01.012
Il prof. S.C. oggi era Bologna per un workshop e ha potuto seguire il webcast in diretta solo di tanto in tanto e senza audio (probabilmente non ero l’unico, dato che la voce di Fabiola Gianotti si è inserita un paio di volte nell’audio del sistema di phone conference); Marco però è andato alle undici portandosi i panini, e credo ci racconterà forse già stasera come è andata con qualche commento in più. Il finale lo accenno: ATLAS vede un possibile segnale di un Higgs dalle parti di 126 GeV, con una significatività locale di 3.6σ, che diventano 2.3σ tenendo conto del “Look Elsewhere Effect”. CMS non riesce a escludere il bosone in tre canali di decadimento differenti, che combinati danno un piccolo eccesso tra 115 e 127 GeV, ma la significatività locale è solo di 2.6σ, che diventano 1.9σ correggendo per il LEE. In pratica, come spiega il comunicato stampa del CERN
Taken individually, none of these excesses is any more statistically significant than rolling a die and coming up with two sixes in a row. What is interesting is that there are multiple independent measurements pointing to the region of 124 to 126 GeV.Se non ci avete capito niente, non vi preoccupate: la sostanza è che entrambi gli esperimenti hanno forse intravisto qualcosa, che potrebbe essere l’Higgs ma potrebbe anche essere una fluttuazione statistica particolarmente maligna; dovremo aspettare i dati dell’anno prossimo per scoprirlo. Non sto a raccontarvi di più, andate a leggere da Marco, ma questa storia del Look Elsewhere Effect ha ricordato al poliedrico prof. S.C. un articolo che sta da qualche anno nella cartellina delle cose di cui parlare, quindi cercherò di spiegare di cosa si tratta: non vi fate spaventare da qualche numerello sparso qua e là.
Ho parlato della significatività statistica e del P-value nel primo numero di Query: trovate l’articolo qui, ma per ora basti ricordare che in questo contesto il valore di σ indica la probabilità di avere per puro caso (cioè in assenza del fenomeno cercato) il particolare risultato che ho ottenuto in un esperimento: un risultato a “1σ” ha una probabilità del 16% (P = 0.16) di poter essere ottenuta per caso, 2σ del 2.3% (P = 0.023), 3σ dello 0.13% (P=0.0013), 4σ dello 0.003% (P = 0.00003), 5σ di uno su tre milioni (P = 0.0000003). La convenzione in fisica è di chiamare evidence, cioè qualcosa che in inglese sta tra “indizio” e “prova”, un’osservazione a 3σ, e “scoperta” una a 5σ. Vedete che, presi singolarmente, i risultati di ATLAS e CMS possono essere considerati “evidence” solo se non si tiene conto di questo misterioso LEE.
Now for something completely different, come direbbero i Monthy Python.
Nel 2006 quattro allegri epidemiologi canadesi hanno pubblicato sul Journal of Clinical Epidemiology un articolo in cui analizzavano i dati di tutti i dieci milioni di abitanti dell’Ontario, trovando un risultato sorprendente e, in apparenza, statisticamente significativo al 95% (P < 0.05). I nati sotto il segno del Leone avevano una probabilità sensibilmente più elevata degli altri di essere ricoverati per emorragia gastrointestinale (P = 0.0447), mentre i Sagittario erano più soggetti alla frattura dell’omero (P = 0.0123) dei nati sotto tutti gli altri segni. Questo significa, per esempio, che la probabilità di ottenere il secondo effetto a causa di una fluttuazione casuale è minore dell’1.23%.Peter C. Austin, Muhammad M. Mamdani, David N. Juurlinka, Janet E. Huxa, “Testing multiple statistical hypotheses resulted in spurious associations: a study of astrological signs and health” Journal of Clinical Epidemiology 59:964-969 (2006)Come i lettori più attenti avranno potuto intuire dal titolo dell’articolo, grazie a Dio l’intento dei quattro non era dimostrare l’esistenza di misteriose influenze astrali.
Supponiamo che l’intento fosse davvero verificare l’esistenza di una correlazione tra la nascita sotto il segno del Sagittario e la frattura dell’omero. Si cerca quanti abitanti dell’Ontario sono stati ricoverati con un omero fratturato, si guarda quanti di questi fossero del Sagittario, e per stimare il P-value si calcola quanta probabilità ci fosse di produrre quel particolare risultato in modo casuale: 1.23%, risultato statisticamente significativo (P < 0.05), si pubblica.
Attenzione però: i quattro canadesi non hanno verificato solo la correlazione tra Sagittario e omero, ma hanno prima cercato qualunque correlazione tra qualunque segno zodiacale e qualunque malanno tra i 223 più comuni, per poi verificare statisticamente le 24 correlazioni più significative. È un po’ come andare a pesca: se non specifico prima cosa sto cercando la probabilità di pescare una correlazione casuale è più alta e devo in qualche modo tenere conto di questo, che è proprio il look elsewhere effect.
Un modo è applicare la cosiddetta correzione di Bonferroni (matematicamente non molto robusta, ma con l’indubbio vantaggio di essere davvero semplice): se voglio un risultato sicuro al 95% (cioè P < 0.05) ma metto alla prova n = 24 correlazioni, devo chiedere che la singola correlazione trovata abbia un P-value “locale” minore di 0.05/24 = 0.0021. Ed ecco che la significatività della correlazione tra Sagittario e frattura dell’omero sparisce, con buona pace degli astrologi.
ATLAS, per esempio, ha trovato per il segnale a 126 GeV una significatività di 3.6σ, ma deve tener conto del fatto che il bosone di Higgs non l’ha cercato solo lì: avendo cercato diciamo tra 100 GeV e 600 GeV, deve correggere e la significatività si riduce a 2.3σ. Quello che fa davvero salivare i fisici è che i due esperimenti vedono qualcosa proprio nello stesso posto, e proprio lì dove molti se lo aspettavano, ma questa è un'altra storia.
Austin, P., Mamdani, M., Juurlink, D., & Hux, J. (2006). Testing multiple statistical hypotheses resulted in spurious associations: a study of astrological signs and health Journal of Clinical Epidemiology, 59 (9), 964-969 DOI: 10.1016/j.jclinepi.2006.01.012
martedì 30 marzo 2010
venerdì 20 novembre 2009
Uccelli, baguette, bottiglie di birra e cani messicani
In questi giorni al CERN tutti si stanno preparando per l'arrivo delle prime collisioni dopo l'incidente di un anno fa. Con gli occhi di tutto il mondo puntati addosso, un piccolo guasto abbastanza stupido può avere risonanza enorme, come dimostra il recente meraviglioso caso dell'Uccello e della Baguette (non ve lo racconto di nuovo, lo hanno fatto in tanti: per esempio Marco qui, qui e qui. Probabilmente la persona che ha scritto il primo fenomenale comunicato stampa è stato chiuso nel tunnel, in attesa del fascio).
Però l'incidente ha ricordato al prof. S.C. una storia di qualche anno fa: nel tubo del fascio di LEP (il predecessore di LHC), dove teoricamente dovrebbe esserci uno dei vuoti più vuoti sulla Terra, i tecnici avevano trovato due bottiglie di birra. E poi si stupivano che gli elettroni non circolassero.
La cosa curiosa è che proprio oggi mi raccontavano di un fisico incontrato in Giappone che ricordava l'episodio, ma come se fosse accaduto al Tevatron, l'acceleratore di Fermilab.
Una delle caratteristiche delle leggende metropolitane è quella di evolversi, adattandosi alla cultura di chi le racconta. Avete presente la storia del cagnolino messicano?
Tra i fisici sta nascendo una nuova leggenda metropolitana? Tra qualche anno sentiremo raccontare che mio cugino ha trovato una lattina di Heineken nella beam pipe di LHC?
(Grazie a Roberto per il suo amico giapponese)
Però l'incidente ha ricordato al prof. S.C. una storia di qualche anno fa: nel tubo del fascio di LEP (il predecessore di LHC), dove teoricamente dovrebbe esserci uno dei vuoti più vuoti sulla Terra, i tecnici avevano trovato due bottiglie di birra. E poi si stupivano che gli elettroni non circolassero.
D. Butler, “Two green bottles leave physicists hanging” Nature 381:725 (1996)La notizia era vera, tant'è che l'associazione di idee non è venuta in mente solo al prof. S.C.: guardate ad esempio qui, sul blog ufficiale di Nature.
La cosa curiosa è che proprio oggi mi raccontavano di un fisico incontrato in Giappone che ricordava l'episodio, ma come se fosse accaduto al Tevatron, l'acceleratore di Fermilab.
Una delle caratteristiche delle leggende metropolitane è quella di evolversi, adattandosi alla cultura di chi le racconta. Avete presente la storia del cagnolino messicano?
«Questa mia amica, l’anno scorso, è andata in vacanza con suo marito alle Maldive. Proprio il giorno prima di tornare a casa, hanno trovato sulla spiaggia un cagnolino mezzo affogato che, inteneriti, portano di nascosto in albergo. Dopo averlo asciugato e rifocillato (doveva avere una gran fame, a giudicare dalla voracità) la mia amica insiste per portarlo in Italia, tanto è piccolo, poverino, e poi non abbaia mai. Il marito si lascia convincere, e non vi dico la fatica per farlo passare di nascosto in aereo.Secondo la sociologa Véronique Campion-Vincent, che ha studiato la diffusione della leggenda in Francia, il cagnolino è una metafora dell'immigrato che entra clandestinamente nel paese nascondendo la sua aggressività e portando con sé un pericolo, come una malattia. In effetti, le versioni che circolano in paesi diversi rispecchiano talvolta la provenienza prevalente dell'immigrazione: negli Stati Uniti l'animale viene da Tijuana, in Messico (da cui il nome convenzionale della leggenda); in Francia dall'Africa Occidentale, dal Senegal o da Capo Verde; in Italia, spesso, dalle Filippine o dal nord Africa.
Arrivati in Italia, decidono di farlo almeno vaccinare, così lei una mattina lo porta dal veterinario. Appena vede l'animale, il dottore si infila un paio di guanti e prepara un’iniezione che pratica al cane, il quale immediatamente si accascia morto. Il veterinario, sigillando il corpo in un sacchetto di plastica sotto lo sguardo allibito della mia amica, le spiega che non era un cane, ma un pericolosissimo ratto delle Maldive, aggressivo e portatore di gravi malattie.»
Tra i fisici sta nascendo una nuova leggenda metropolitana? Tra qualche anno sentiremo raccontare che mio cugino ha trovato una lattina di Heineken nella beam pipe di LHC?
(Grazie a Roberto per il suo amico giapponese)
mercoledì 20 maggio 2009
Il caso del galvanometro maledetto
Il corridoio del Dipartimento di Fisica Generale che il prof. Sentimento Cuorcontento percorre quasi tutti i giorni per raggiungere il suo sottoscala all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare non sembra proprio essere il posto adatto per un mystero goticheggiante con apparizioni di fantasmi e infestazioni spiritiche.Eppure…
Chi in una notte di tregenda (o in qualunque altro momento, per la verità) si trovasse a passare per quel corridoio tappezzato da strati di poster di congressi passati e futuri potrebbe cogliere con la coda dell’occhio un movimento inaspettato ed inquietante. Ebbene sì, c’è un mystero in una delle vetrine allineate lungo il corridoio, che ospitano la collezione di strumenti del Museo di Fisica dell'Università.
Uno degli armadi contiene un prosaico galvanometro, uno strumento per rivelare e misurare la corrente elettrica. È proprio quello della foto qui accanto, registrato con il numero 28, ma la scheda del catalogo non dice granchè:
Lo strumento è costituito da una barretta magnetica basculante su cui è montato un ago che in condizioni di riposo sta in posizione verticale. Il magnete è immerso in una bobina che ha il compito di creare il campo magnetico proporzionale alla corrente che vi circola, campo che farà spostare il magnete dalla posizione di equilibrio orizzontale. Tale spostamento sarà immediatamente visualizzabile sul grosso indice.
È da notare che sono presenti due bobine intercambiabili a differente numero di spire in modo da avere fondo scala diversi. Lo strumento non è adatto a misure di precisione: il grosso indice fa pensare ad un utilizzo didattico.
Data di carico: sconosciuta
Nr. Inventario: Ignoto
Costruttore: Ignoto
La data di costruzione è sconosciuta, anche se a occhio e croce potrebbe risalire ai primi anni del Novecento. Ma la cosa più importante non è riportata nel catalogo: il galvanometro è inquieto e maledetto, forse posseduto da un'entità disincarnata. Nonostante lo strumento non sia collegato ad alcun circuito elettrico, l’ago oscilla continuamente intorno alla posizione di equilibrio (che un urto o qualche altro incidente ha spostato un po’ a sinistra rispetto allo zero della scala, come si vede nella foto). Ed è da notare che nessuna delle due bobine intercambiabili (anche questo si vede dalla foto) è in posizione di lavoro, ossia alla stessa altezza del magnete mobile (l’astina quasi orizzontale all’altezza del perno).Qui sotto, nel più puro stile «avvistamento di BigFoot», sgranato e tremolante, l'inquietante filmato del mysterioso manufatto.
Qual è la spiegazione del mystero? Sarà il fantasma di un tecnico del laboratorio didattico, folgorato molti anni fa dalla corrente misurata dallo strumento? O una intelligenza superiore starà cercando di mandarci un messaggio attraverso le oscillazioni dell’ago?
Il prof. S.C., tra i denti, deve confessare che non lo sa (ancora). Ho diverse ipotesi in mente, ma le più ovvie non mi sembrano tanto plausibili, e in ogni caso bisognerebbe verificarle. Intanto che le indagini continuano, vediamo se qualcuno trova una risposta?
(Grazie a Giorgio per la segnalazione!)
mercoledì 29 aprile 2009
Da Stonehenge a LHC
Ieri il prof. Sentimento Cuorcontento, tornando da Bologna in treno, stava dando gli ultimi ritocchi alla voce "Stonehenge" dell'Enciclopedia del CICAP (ne riparleremo...)
Stonehenge è un luogo mysteriosissimo, anche se disgraziatamente praticamente tutti i calcoli di precisione fatti per trovarne una eventuale funzione astronomica sono diventati spazzatura quando qualche tempo fa si è (ri)scoperto che le pietre sono state rimesse in piedi e spesso spostate a cavallo tra Otto e Novecento. Da un certo punto di vista, Stonehenge era un grandioso progetto tecnologico dell'antichità: lo aveva già notato il nostro vecchio amico Leon Lederman, che in una lettera a Science dell'ottobre 1992 scrive:
Qualcuno se lo ricorda SSC? Negli anni Novanta era in costruzione a Waxahachie, Texas, il Superconducting Supercollider, lungo 87km: il più grande acceleratore di particelle di tutti i tempi. Avrebbe raggiunto un'energia di 20TeV per fascio, quasi il triplo di LHC.
Al tempo della sua approvazione, nel 1987, la previsione era un costo di 4.4 milioni di dollari. Ma a volte le cose non vanno come devono andare, persino ai fisici. Nel 1993, quando il prof. Sentimento Cuorcontento era all'università e ne sentiva parlare per la prima volta, il costo stimato per la costruzione aveva raggiunto i 12 milioni di dollari: a ottobre il Congresso cancellò il progetto.
Ebbene, alcuni fisici scozzesi hanno appena scoperto che Lederman forse aveva visto giusto... guardate qui sotto.
La foto viene da qui, il poster completo qui. Geniale.
Stonehenge è un luogo mysteriosissimo, anche se disgraziatamente praticamente tutti i calcoli di precisione fatti per trovarne una eventuale funzione astronomica sono diventati spazzatura quando qualche tempo fa si è (ri)scoperto che le pietre sono state rimesse in piedi e spesso spostate a cavallo tra Otto e Novecento. Da un certo punto di vista, Stonehenge era un grandioso progetto tecnologico dell'antichità: lo aveva già notato il nostro vecchio amico Leon Lederman, che in una lettera a Science dell'ottobre 1992 scrive:
The Pre-Druid Super Collider?It has just hit me - Stonehenge is the pre-druid super collider. It was completed (on budget and on schedule) in 2000 B.C. and represents great skill, imagination, and faith - like the 2000 A.D. version. It cost $8 billion, correcting for inflation.Leon Lederman
Fermilab
Batavia, IL 60510
Qualcuno se lo ricorda SSC? Negli anni Novanta era in costruzione a Waxahachie, Texas, il Superconducting Supercollider, lungo 87km: il più grande acceleratore di particelle di tutti i tempi. Avrebbe raggiunto un'energia di 20TeV per fascio, quasi il triplo di LHC.Al tempo della sua approvazione, nel 1987, la previsione era un costo di 4.4 milioni di dollari. Ma a volte le cose non vanno come devono andare, persino ai fisici. Nel 1993, quando il prof. Sentimento Cuorcontento era all'università e ne sentiva parlare per la prima volta, il costo stimato per la costruzione aveva raggiunto i 12 milioni di dollari: a ottobre il Congresso cancellò il progetto.
Ebbene, alcuni fisici scozzesi hanno appena scoperto che Lederman forse aveva visto giusto... guardate qui sotto.
La foto viene da qui, il poster completo qui. Geniale.
martedì 10 marzo 2009
Il quark scapolo
Fermate le rotative: a Fermilab è stato osservato per la prima volta un quark top scapolo! Qui il resto del comunicato stampa.
Certamente saprete che la materia ordinaria è fatta di adroni e leptoni. Per fare praticamente tutto quello che serve ad una vita normale (le salsicce, la birra, l’iPod, il nebbiolo, le Alpi, la mozzarella di bufala eccetera) sarebbero bastati un leptone, l’elettrone, e due adroni, il protone e il neutrone. A quanto pare però il Padreterno era in vena e ha tirato fuori dal cappello altri due leptoni e un fottìo di adroni extra (alcuni così strani che li chiamiamo, pensate, strani). Per complicare ulteriormente le cose, per ognuno dei tre leptoni ha inventato un corrispondente neutrino, e ha rifilato a quasi tutti una antiparticella, di carica opposta. Se una particella cozza con l’antiparticella, ad esempio un protone con un antiprotone, bang! Botto, come nel Codice da Vinci. Incidentalmente, questo sembrerebbe suggerire di tenere accuratamente separati il pasto e l’antipasto, ma in questo caso apparentemente non si applica. Se già sei più sei leptoni sono tanti, gli adroni son peggio dei coleotteri: sul catalogo sono arrivato a contarne duecento poi mi sono stufato. Finiti i nomi relativamente sensati come “neutrone” o “protone”, hanno cominciato a comparire robe tipo la “Geipsài”, la coppia “Kappalungo” e “Kappacorto”, la “Unopiuno” e il “Bisabèss”. Era tempo di far qualcosa, e finalmente ecco l’idea giusta (generalmente attribuita a Murray Gell-Mann, ma era nell’aria da un po’ e ci hanno lavorato in tanti): gli adroni sono così tanti semplicemente perché sono fatti di quark, messi assieme in vario modo.
Con giusto un paio di quark si fanno protoni, neutroni e un bel po’ di altre cose più esotiche, ma per non farsi mancare nulla viene fuori che ce ne sono sei, tutti con (indovinate?) il relativo antiquark. Il bello è che ci sono sei (tre più tre) quark e sei (tre più tre) leptoni, e si possono organizzare in una tabellina bella ordinata come quella che vedete qui accanto.
Le particelle interagiscono tra di loro in due modi: l’interazione forte e quella debole (bisognerebbe dire elettrodebole, ma oggi siamo approssimativi e cialtroneschi). La prima è chiaramente di destra e conservatrice, bigotta e ligia ai regolamenti: rispetta rigorosamente le noiosissime simmetrie C e P, per dirne una, anche se spesso parcheggia l’Hummer in doppia fila. Tiene addirittura i poveri quark confinati negli adroni, pensate. La seconda invece viene dalla sinistra extraparlamentare e radicale, forse addirittura dai centri sociali: è insofferente alle regole di comportamento, se ne infischia delle simmetrie, non ha rispetto neanche per CP e fa ogni genere di cose provocatorie come trasformare un mesone che andava benissimo così com’era come il K0 in due versioni, una “lunga” e una “corta”. L'hanno anche beccata a scrivere sui muri con lo spray. Ah, e la forza forte è più forte della forza debole (ma no!) di un fattore tipo 1013; ogni confronto con la situazione politica in Italia è quantomeno sconsigliato.
Ouff. 470 parole. Ce l’ho fatta (lo so che mancano dei pezzi, tipo l’Higgs, ma accontentatevi).
Dovete a questo punto sapere che quando il prof. Sentimento Cuorcontento si è laureato, nel lontano 1995, era stato da poco osservato a Fermilab l’ultimo quark che ancora mancava all’appello, il top. La tabellina dei quark era completa, e per quella dei leptoni mancava solo il neutrino tau (poi trovato nel 2000). Appena arrivato a Fermilab, il prof. S. C. si era comprato la maglietta commemorativa della scoperta, che vedete riprodotta nella foto scemissima qui accanto.
In quell’occasione il quark era prodotto dalle poco fantasiose interazioni forti che, riconoscendo solo la famiglia monogamica eterosessuale tradizionale, lo producono sempre e solo in coppia con il relativo antiquark. I due esperimenti di Fermilab annunciano invece che hanno osservato un fenomeno molto più raro (per questo ci hanno messo ancora quattordici anni): i quark top prodotti attraverso interazioni elettrodeboli, promiscue e dedite ad ogni sorta di nefandezze, che quindi si accompagnano indecorosamente a degli anti-bottom.
Se cercate una discussione più tecnica, ne parla Tommaso Dorigo qui. Intanto speriamo che facciano la maglietta: adesso il grafico dell’event display è a colori.
Il prof. Sentimento Cuorcontento parla abbastanza di rado di fisica delle alte energie (il suo hobby), ci sono già tanti altri blog che ne parlano e qui abbiamo faccende più importanti come i morsi dei cani o la ricetta del tacchino. Ma a Fermilab ci ho abitato più di un anno, e questa notizia mi piaceva, quindi ve la racconto; prima però il modello standard della fisica delle particelle in meno di cinquecento parole (vediamo se ce la faccio).Fermilab collider experiments discover rare single top quark
Batavia, Ill.—Scientists of the CDF and DZero collaborations at the Department of Energy’s Fermi National Accelerator Laboratory have observed particle collisions that produce single top quarks. The discovery of the single top confirms important parameters of particle physics, including the total number of quarks, and has significance for the ongoing search for the Higgs particle at Fermilab’s Tevatron, currently the world’s most powerful operating particle accelerator.
Certamente saprete che la materia ordinaria è fatta di adroni e leptoni. Per fare praticamente tutto quello che serve ad una vita normale (le salsicce, la birra, l’iPod, il nebbiolo, le Alpi, la mozzarella di bufala eccetera) sarebbero bastati un leptone, l’elettrone, e due adroni, il protone e il neutrone. A quanto pare però il Padreterno era in vena e ha tirato fuori dal cappello altri due leptoni e un fottìo di adroni extra (alcuni così strani che li chiamiamo, pensate, strani). Per complicare ulteriormente le cose, per ognuno dei tre leptoni ha inventato un corrispondente neutrino, e ha rifilato a quasi tutti una antiparticella, di carica opposta. Se una particella cozza con l’antiparticella, ad esempio un protone con un antiprotone, bang! Botto, come nel Codice da Vinci. Incidentalmente, questo sembrerebbe suggerire di tenere accuratamente separati il pasto e l’antipasto, ma in questo caso apparentemente non si applica. Se già sei più sei leptoni sono tanti, gli adroni son peggio dei coleotteri: sul catalogo sono arrivato a contarne duecento poi mi sono stufato. Finiti i nomi relativamente sensati come “neutrone” o “protone”, hanno cominciato a comparire robe tipo la “Geipsài”, la coppia “Kappalungo” e “Kappacorto”, la “Unopiuno” e il “Bisabèss”. Era tempo di far qualcosa, e finalmente ecco l’idea giusta (generalmente attribuita a Murray Gell-Mann, ma era nell’aria da un po’ e ci hanno lavorato in tanti): gli adroni sono così tanti semplicemente perché sono fatti di quark, messi assieme in vario modo.
Con giusto un paio di quark si fanno protoni, neutroni e un bel po’ di altre cose più esotiche, ma per non farsi mancare nulla viene fuori che ce ne sono sei, tutti con (indovinate?) il relativo antiquark. Il bello è che ci sono sei (tre più tre) quark e sei (tre più tre) leptoni, e si possono organizzare in una tabellina bella ordinata come quella che vedete qui accanto.Le particelle interagiscono tra di loro in due modi: l’interazione forte e quella debole (bisognerebbe dire elettrodebole, ma oggi siamo approssimativi e cialtroneschi). La prima è chiaramente di destra e conservatrice, bigotta e ligia ai regolamenti: rispetta rigorosamente le noiosissime simmetrie C e P, per dirne una, anche se spesso parcheggia l’Hummer in doppia fila. Tiene addirittura i poveri quark confinati negli adroni, pensate. La seconda invece viene dalla sinistra extraparlamentare e radicale, forse addirittura dai centri sociali: è insofferente alle regole di comportamento, se ne infischia delle simmetrie, non ha rispetto neanche per CP e fa ogni genere di cose provocatorie come trasformare un mesone che andava benissimo così com’era come il K0 in due versioni, una “lunga” e una “corta”. L'hanno anche beccata a scrivere sui muri con lo spray. Ah, e la forza forte è più forte della forza debole (ma no!) di un fattore tipo 1013; ogni confronto con la situazione politica in Italia è quantomeno sconsigliato.
Ouff. 470 parole. Ce l’ho fatta (lo so che mancano dei pezzi, tipo l’Higgs, ma accontentatevi).
Dovete a questo punto sapere che quando il prof. Sentimento Cuorcontento si è laureato, nel lontano 1995, era stato da poco osservato a Fermilab l’ultimo quark che ancora mancava all’appello, il top. La tabellina dei quark era completa, e per quella dei leptoni mancava solo il neutrino tau (poi trovato nel 2000). Appena arrivato a Fermilab, il prof. S. C. si era comprato la maglietta commemorativa della scoperta, che vedete riprodotta nella foto scemissima qui accanto.In quell’occasione il quark era prodotto dalle poco fantasiose interazioni forti che, riconoscendo solo la famiglia monogamica eterosessuale tradizionale, lo producono sempre e solo in coppia con il relativo antiquark. I due esperimenti di Fermilab annunciano invece che hanno osservato un fenomeno molto più raro (per questo ci hanno messo ancora quattordici anni): i quark top prodotti attraverso interazioni elettrodeboli, promiscue e dedite ad ogni sorta di nefandezze, che quindi si accompagnano indecorosamente a degli anti-bottom.
T. Aaltonen et al. (The CDF Collaboration) “First Observation of Electroweak Single Top Quark Production”. FERMILAB-PUB-09-059-E (2009), submitted to Phys. Rev. Lett. arXiv:0903.0885v1
V. M. Abazov et al. (The D0 Collaboration) “Observation of Single Top Quark Production” FERMILAB-PUB-09-056-E (2009), submitted to Phys. Rev. Lett. arXiv:0903.0850v1
Se cercate una discussione più tecnica, ne parla Tommaso Dorigo qui. Intanto speriamo che facciano la maglietta: adesso il grafico dell’event display è a colori.
lunedì 22 dicembre 2008
Ce n'è anche per i fisici
Ultimo consiglio per gli acquisti natalizi dal prof. Sentimento Cuorcontento.
Qualche tempo fa Bea raccontava di essere la felice proprietaria di un neurone di pelouche (tutto lascia supporre che abbia anche la normale dotazione di quelli naturali, ma nel blog non ne parlava). Li fabbrica una ditta chiamata Giant Microbes, insieme ad altri schifezze come il virus Ebola, la Yersinia pestis o il Porphyromonas gengivalis (il batterio dell'alitosi).
Non sia mai che i fisici debbano essere considerati meno geek dei biologi! C'è Julie Peasley, di Los Angeles, che sul sito particlezoo.net (Sewing the fabric of spacetime) produce e vende particelle elementari di pelouche. Non costano pochissimo, ma se volete un bosone di Higgs, a $9.75 più le spese di spedizione è una conveniente alternativa rispetto al metodo oggi generalmente usato. Se volete risparmiare, potete ordinare il Lepton six-pack a $55.50, oppure i sei quark coi relativi antiquark e provare a farvi gli adroni in casa: vende anche degli opportuni pallini adesivi per la carica di colore della QCD.
A questo punto credo che solo i fisici mi siano venuti dietro, quindi saluti e auguri a tutti: ci risentiamo dopo Natale.
Qualche tempo fa Bea raccontava di essere la felice proprietaria di un neurone di pelouche (tutto lascia supporre che abbia anche la normale dotazione di quelli naturali, ma nel blog non ne parlava). Li fabbrica una ditta chiamata Giant Microbes, insieme ad altri schifezze come il virus Ebola, la Yersinia pestis o il Porphyromonas gengivalis (il batterio dell'alitosi).
Non sia mai che i fisici debbano essere considerati meno geek dei biologi! C'è Julie Peasley, di Los Angeles, che sul sito particlezoo.net (Sewing the fabric of spacetime) produce e vende particelle elementari di pelouche. Non costano pochissimo, ma se volete un bosone di Higgs, a $9.75 più le spese di spedizione è una conveniente alternativa rispetto al metodo oggi generalmente usato. Se volete risparmiare, potete ordinare il Lepton six-pack a $55.50, oppure i sei quark coi relativi antiquark e provare a farvi gli adroni in casa: vende anche degli opportuni pallini adesivi per la carica di colore della QCD.A questo punto credo che solo i fisici mi siano venuti dietro, quindi saluti e auguri a tutti: ci risentiamo dopo Natale.
martedì 16 dicembre 2008
Spaggeti al nitrogeno
Come regola di vita, quando il prof. Sentimento Cuorcontento è in viaggio all'estero (come in questo momento è al CERN) si rifiuta di mangiare nei ristoranti italiani. In primis, se l'evoluzione in un dato ecosistema ha favorito lo sviluppo del boeuf bourguignon invece del brasato o del forno tandoori invece di quello per la pizza, una ragione ci sarà. In secondo luogo, se un ristorante non riesce a scrivere "spaghetti" con le "h" e le doppie al posto giusto, non si capisce perchè dovrebbe cuocerli al dente.
Non che noi italiani siamo molto meglio: pensate in quanti modi avete visto scritto "wurstel". E su Repubblica.it ieri campeggiava un articolo sulla cucina molecolare che citava più volte l'uso del nitrogeno liquido. AZOTO! In inglese è nitrogen, ma in italiano è AZOTO!
Chi se ne frega, direte probabilmente; oggi il prof. S. C. veramente non aveva niente da dire e avrebbe fatto meglio a star zitto piuttosto che propinarci queste banalità un po' da provinciale.
E veniamo quindi a quello che ha fatto scatenare questo sproloquio. È tornato sul mio comodino The God Particle di Leon Lederman (non lo avevo finito), di cui avevamo parlato brevemente qui. Colgo l'occasione per il riferimento completo: l'edizione italiana è purtroppo fuori catalogo, ma magari si trova ancora in giro.
Non che noi italiani siamo molto meglio: pensate in quanti modi avete visto scritto "wurstel". E su Repubblica.it ieri campeggiava un articolo sulla cucina molecolare che citava più volte l'uso del nitrogeno liquido. AZOTO! In inglese è nitrogen, ma in italiano è AZOTO!
Chi se ne frega, direte probabilmente; oggi il prof. S. C. veramente non aveva niente da dire e avrebbe fatto meglio a star zitto piuttosto che propinarci queste banalità un po' da provinciale.E veniamo quindi a quello che ha fatto scatenare questo sproloquio. È tornato sul mio comodino The God Particle di Leon Lederman (non lo avevo finito), di cui avevamo parlato brevemente qui. Colgo l'occasione per il riferimento completo: l'edizione italiana è purtroppo fuori catalogo, ma magari si trova ancora in giro.
Leon Lederman, Dick Teresi The God Particle. If the universe is the answer, what is the question? Boston: Mariner (1996) Tr. it. La particella di Dio. Se l'universo è la risposta, qual è la domanda? Milano: Mondadori (1995)Insomma, sono arrivato intorno a pag. 220, dove Lederman racconta della scoperta del pione nel 1947 (che cos'è il pione ora non importa, basti sapere che è una particella) da parte di un gruppo di cui faceva parte il fisico italiano Giuseppe "Beppo" Occhialini. E cosa scrive Lederman?
The most colorful of the above trio was Occiallini, known as "Beppo" to his friends.Occiallini. Persino Lederman... forse dovremmo abolire le "h" e le doppie, in italiano.
sabato 29 novembre 2008
The God Particle
Un post corto corto perchè il prof. Sentimento Cuorcontento deve riprendersi da un pomeriggio al freddo e al gelo a far sdraiare gente sul Letto di Chiodi.Vi ricordate il 10 settembre, giorno dell'accensione di LHC al CERN, quando molti dicevano che un buco nero avrebbe inghiottito la Terra?
Si era fatto un gran parlare di uno degli obiettivi degli esperimenti di LHC, forse il principale: individuare finalmente il bosone di Higgs, la Particella di Dio. Questo soprannome vagamente mistico, che ha fatto la gioia dei giornalisti e degli scrittori di titoli, è stato inventato da Leon Lederman, un fisico di quelli coi fiocchi (premio Nobel nel 1988, direttore di Fermilab, un sacco di altre cose). L'altro giorno leggevo The God Particle, comprato quando ero a Fermilab nel 1996 e mai letto, e ho finalmente scoperto perchè Lederman l'ha chiamata così:
Why God Particle? [....] the publisher wouldn't let us call it the Goddamn Particle, though that might be more a appropriate title, given its villanious nature and the expense it is causing. (p. 22)
venerdì 28 novembre 2008
Approssimazione di tacchino sferico
Ieri era Thanksgiving; domani, se non nevica troppo, andrò a dare una mano alla manifestazione di protesta organizzata dal Coordinamento dei genitori (qui il programma). Perchè le due cose stanno insieme in un post?
Cominciamo dalla seconda. L'idea è di organizzare piccoli laboratori, dimostrazioni, brevi lezioni per i bambini e dimostrare il valore del Tempo Pieno. Da parte mia, pensavo di illustrare la differenza tra peso e pressione sdraiandomi su un letto di chiodi.
L'idea è semplice: se appoggio tutto il mio peso, diciamo ottimisticamente una settantina di chili, su un solo chiodo mi faccio male; ma se distribuisco il peso su mille chiodi la forza esercitata da ciascun chiodo è solo di settanta grammi, più che sopportabile. La cosa interessante è che, facendo un po' di attenzione, si può far provare a chiunque l'emozione di fare il fakiro sul letto di chiodi. Ma in questo caso molti saranno bambini: per un bambino sarà sicuro come per un adulto o rischierà di farsi male?
Ed ecco che viene in nostro soccorso il Giorno del Ringraziamento. A Thanksgiving gli americani mangian
o il tacchino ripieno. W. K. H. "Pief" Panofsky, un eminente fisico fondatore e a lungo direttore del laboratorio dell'acceleratore lineare di Stanford, non era però soddisfatto della ricetta che prescrive di cuocere il tacchino mezz'ora per ogni libbra di peso: l'ho scoperto qui. Ragionando da fisico, ha dato il suo contributo alla scienza scrivendo un'equazione più precisa (OK, ha fatto anche qualche altra cosetta).
Per cuocere il tacchino lo si mette nel forno caldo, dove il calore si trasmette dall'aria alla carne del tacchino attraverso la superficie. La quantità di calore necessaria per cuocerlo dipende dal peso (o, per essere pignoli, dalla massa) del tacchino, che è proporzionale al suo volume.
La velocità alla quale il calore "entra" nel tacchino dipende da quanto è grande la superficie esposta. È la ragione per cui i termosifoni hanno quelle forme complicate invece di essere dei bei parallelepipedi lisci: aumentare la superficie in modo da trasmettere meglio il calore all'aria circostante. Abbiamo quindi qualcosa che dipende dal volume di un oggetto (la quantità di calore necessaria) e qualcosa che dipende dalla sua superficie (la velocità con cui questo calore è trasmesso): il tempo necessario sarà proporzionale al volume diviso la superficie. Per semplicità, mettiamoci ora nell'approssimazione di tacchino sferico: il suo volume è proporzionale al cubo del raggio (il volume della sfera è quattroterzi pigreco erretrè), mentre la superficie è proporzionale al quadrato del raggio (4πr2 per i precisini). Il tempo necessario per cuocere il tacchino sarà quindi proporzionale al cubo del raggio diviso il quadrato del raggio, che fa semplicemente il raggio del nostro tacchino sferico. Sorpresa! La ricetta dovrebbe suggerire di cuocere il tacchino in proporzione non al suo peso, ma alla sua lunghezza.
Il problema è che generalmente il tacchino non è sferico, e quindi non ha un raggio ben definito. Per ottenere finalmente l'equazione di Panofsky (vi risparmio i passaggi: servono le radici cubiche e la densità del tacchino) esprimiamo volume e superficie in funzione del peso W, e raccogliamo tutte le costanti dentro k:
t = kW(2/3)
A questo punto k è una costante che si può determinare sperimentalmente: per un forno alla temperatura raccomandata di 325°F (circa 163°C) Panofsky ottiene k=1/1.5 (per t in ore e W in libbre; con k=1.79).
Troppo complicato? Godetevi il tacchino: la mia ricetta è qui.
E il letto di chiodi? Il problema è molto simile. La forza con cui ciascun chiodo preme sulla pelle è direttamente proporzionale al peso della persona, ed inversamente proporzionale al numero di chiodi. Il peso è a sua volta proporzionale al volume, ed il numero di chiodi alla superficie, per cui la forza è proporzionale al volume diviso la superficie. Queste, approssimativamente, sono proporzionali rispettivamente al cubo ed al quadrato dell'altezza della persona (o al suo raggio, in approssimazione di persona sferica). La forza è proporzionale al loro rapporto, quindi
La forza esercitata da ciascun chiodo è proporzionale all'altezza della persona: un bambino, purchè non si agiti troppo, si fa meno male di una adulto. Grazie al dr. Panofsky per la dritta, stasera faccio provare a Nicolò.
Cominciamo dalla seconda. L'idea è di organizzare piccoli laboratori, dimostrazioni, brevi lezioni per i bambini e dimostrare il valore del Tempo Pieno. Da parte mia, pensavo di illustrare la differenza tra peso e pressione sdraiandomi su un letto di chiodi.
L'idea è semplice: se appoggio tutto il mio peso, diciamo ottimisticamente una settantina di chili, su un solo chiodo mi faccio male; ma se distribuisco il peso su mille chiodi la forza esercitata da ciascun chiodo è solo di settanta grammi, più che sopportabile. La cosa interessante è che, facendo un po' di attenzione, si può far provare a chiunque l'emozione di fare il fakiro sul letto di chiodi. Ma in questo caso molti saranno bambini: per un bambino sarà sicuro come per un adulto o rischierà di farsi male?Ed ecco che viene in nostro soccorso il Giorno del Ringraziamento. A Thanksgiving gli americani mangian
o il tacchino ripieno. W. K. H. "Pief" Panofsky, un eminente fisico fondatore e a lungo direttore del laboratorio dell'acceleratore lineare di Stanford, non era però soddisfatto della ricetta che prescrive di cuocere il tacchino mezz'ora per ogni libbra di peso: l'ho scoperto qui. Ragionando da fisico, ha dato il suo contributo alla scienza scrivendo un'equazione più precisa (OK, ha fatto anche qualche altra cosetta).Per cuocere il tacchino lo si mette nel forno caldo, dove il calore si trasmette dall'aria alla carne del tacchino attraverso la superficie. La quantità di calore necessaria per cuocerlo dipende dal peso (o, per essere pignoli, dalla massa) del tacchino, che è proporzionale al suo volume.
La velocità alla quale il calore "entra" nel tacchino dipende da quanto è grande la superficie esposta. È la ragione per cui i termosifoni hanno quelle forme complicate invece di essere dei bei parallelepipedi lisci: aumentare la superficie in modo da trasmettere meglio il calore all'aria circostante. Abbiamo quindi qualcosa che dipende dal volume di un oggetto (la quantità di calore necessaria) e qualcosa che dipende dalla sua superficie (la velocità con cui questo calore è trasmesso): il tempo necessario sarà proporzionale al volume diviso la superficie. Per semplicità, mettiamoci ora nell'approssimazione di tacchino sferico: il suo volume è proporzionale al cubo del raggio (il volume della sfera è quattroterzi pigreco erretrè), mentre la superficie è proporzionale al quadrato del raggio (4πr2 per i precisini). Il tempo necessario per cuocere il tacchino sarà quindi proporzionale al cubo del raggio diviso il quadrato del raggio, che fa semplicemente il raggio del nostro tacchino sferico. Sorpresa! La ricetta dovrebbe suggerire di cuocere il tacchino in proporzione non al suo peso, ma alla sua lunghezza.
Il problema è che generalmente il tacchino non è sferico, e quindi non ha un raggio ben definito. Per ottenere finalmente l'equazione di Panofsky (vi risparmio i passaggi: servono le radici cubiche e la densità del tacchino) esprimiamo volume e superficie in funzione del peso W, e raccogliamo tutte le costanti dentro k:
t = kW(2/3)
A questo punto k è una costante che si può determinare sperimentalmente: per un forno alla temperatura raccomandata di 325°F (circa 163°C) Panofsky ottiene k=1/1.5 (per t in ore e W in libbre; con k=1.79).
Troppo complicato? Godetevi il tacchino: la mia ricetta è qui.
E il letto di chiodi? Il problema è molto simile. La forza con cui ciascun chiodo preme sulla pelle è direttamente proporzionale al peso della persona, ed inversamente proporzionale al numero di chiodi. Il peso è a sua volta proporzionale al volume, ed il numero di chiodi alla superficie, per cui la forza è proporzionale al volume diviso la superficie. Queste, approssimativamente, sono proporzionali rispettivamente al cubo ed al quadrato dell'altezza della persona (o al suo raggio, in approssimazione di persona sferica). La forza è proporzionale al loro rapporto, quindi
F ~ V/S ~ L3/L2 = L
La forza esercitata da ciascun chiodo è proporzionale all'altezza della persona: un bambino, purchè non si agiti troppo, si fa meno male di una adulto. Grazie al dr. Panofsky per la dritta, stasera faccio provare a Nicolò.
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