TRA HAWKING E PENROSE,CHI HA RAGIONE?:
Basandoci unicamente sulle previsioni di Hawking,in teoria non dovremmo preoccuparci di nulla;in quanto tali mini-buchi neri si “auto-distruggerebbero” (per effetto della “radiazione di Hawking”), “evaporando” in circa 10^-42 secondi.Ciò che invece mi preoccupa,sono le considerazioni di Penrose sull’esistenza proibita dei buchi bianchi, a causa dell’ipostesi della curvatura di Weyl.Secondo Penrose: “(…) tale ipotesi [curvatura di Weyl] introduce nella discussione un’asimmetria rispetto al tempo che non fu presa in considerazione da Hawking.Si dovrebbe sottolineare che,poiché i buchi neri e le loro singolarità spaziotemporali hanno in effetti una parte importante nella discussione di ciò che accade all’interno della scatola di Hawking,è certamente in gioco la fisica ignota che deve governare il comportamento di tali singolarità. Hawking adotta il punto di vista che questa fisica ignota dovrebbe essere una teoria della gravità quantistica simmetrica rispetto al tempo,mentre io sostengo che essa è la GQC (gravità quantistica corretta […secondo Penrose] )”.Credo che il pensiero di Penrose si possa riassumere in questi termini:Siccome tutto il castello fisico-matematico costruito da Hawking attorno al concetto di "buco nero",implica anche l'esistenza dei cosiddetti "buchi bianchi",mettendo in discussione la possibile esistenza di questi ultimi, implicitamente metteremmo in discussione anche quella dei buchi neri; il chè farebbe crollare,su tale argomento, l'intero castello fisico-matematico di Hawking.In teoria quindi potrebbero anche esistere gli ormai famosi buchi neri,ma ciò comunque non implicherebbe che debbano forzatamente obbedire alle leggi di Hawking...e ciò ovviamente,dovrebbe preoccupare chiunque.Riflettendo sulle “obiezioni” di Penrose,credo che a tal proposito,sarebbe interessante uno studio della struttura interna di un Buco Nero non statico in teorie non-lineari della gravitazione. Una simile indagine sarebbe motivatadal fatto che modificazioni profonde della lagrangiana di Einstein-Hilbert intervengono vicino alla scala di Plank per generare contributi non lineari nello scalare di curvatura e nel tensore di Weyl. Occorrerebbe quindi eseguire una classificazione delle soluzioni stabili di tipo Buco Nero,con particolare riferimento alla struttura della singolarità presente nell’orizzonte di Cauchy.
Non ci resta quindi che attendere i risultati degli esperimenti che verrano eseguiti quest'anno al CERN…nella speranza che non accada l’irreparabile.
ALCUNE CONSIDERAZIONI "TECNICHE" SUL BOSONE DI HIGGS:
Si presume che se esso ha una massa compresa tra i 114 e i 185 GeV (scartando il range tra i 160 e i 170 GeV), lo si troverà di certo nel Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Di fatto,una luminosità integrata di soli 10^4 picobarn inversi sarà sufficiente per trovare il bosone di Higgs;ciò significa che basterà una luminosità molto più modesta di quella prevista dai costruttori dell'LHC. I progetti inerenti all'LHC del CERN,mirano ad aumentare le energie di collisione fino a raggiungere la fascia dei Tera elettron Volt (10^12 eV),alla ricerca di prove della supersimmetria e dell'ormai "famigerato" bosone di Higgs (tutte componenti del modello standard della fisica delle particelle elementari). Secondo J.D.Barrow comunque,anche le energie che ci si aspetta di raggiungere all'LHC sono ancora al di sotto di un fattore di circa un milione di miliardi per raggiungere le energie necessarie per controllare sperimentalmente lo schema di una quadruplice unificazione, proposto da una "Teoria del Tutto".Sul sito ufficiale del "Progetto ATLAS" ( http://atlas.ch/ ),è possibile vedere un filmato realizzato dall'INFN in cui vengono spiegati (a grandi linee), gli obiettivi principali di tale progetto.Il filmato si trova a questo link: http://www.lnf.infn.it/media/video/atlas.html (la seconda metà del filmato è quella più interessante).
A mio avviso,se il bosone di Higgs non verrà identificato neppure nei prossimi esperimenti all'ATLAS (l'apparato all'interno dell'LHC del CERN),ciò non creerà alcun imbarazzo per i fisici che da diversi decenni ormai stanno cercando di rilevarlo.È vero che alcuni esperimenti compiuti nel corso dell'ultimo decennio, hanno cominciato a limitare notevolmente lo spazio parametrico per questa particella, ma finorà non è mai emerso nessun risultato significativo.A ben vedere,la teoria che descrive tale particella scalare con spin nullo (ovvero il bosone di Higgs),ad un livello assai profondo soffre di gravi problemi formali.Uno di questi (...forse il peggiore),è che le particelle scalari sono notoriamente sensibili alla nuova fisica che potrebbe subentrare a scale di energia molto alte (come quelle che verranno utilizzate nel progetto ATLAS,rimanendo nello specifico).Se le forze: forte,debole ed elettromagnetica sono unificate ad una certa scala-livello di energia,e il bosone di Higgs diventa parte di una struttura maggiore, diventa virtualmente impossibile mantenere "leggera" la particella scalare quando le particelle ad essa affini diventano "pesanti".Nel modello standard non è possibile preservare la gerarchia delle scale in alcun modo naturale.Tutto comunque si verrebbe a risolvere con l'introduzione,a tal punto,del concetto di supersimmetria. Ogni bosone e ogni fermione in una coppia supersimmetrica danno lo stesso contributo alla massa efficace del bosone di Higgs,ma il loro contributo è di segno opposto.In ultima analisi quindi,gli effetti di tutte le particelle virtuali (dei fermioni e dei bosoni),si annullano facendo sì che la massa del bosone di Higgs non risenta dell'influenza della fisica a scale di energia più alte.Rimane comunque a questo punto un problema di fondo:Se le particelle ordinarie vengono divise in massa dalle loro partner supersimmetriche,viene a mancare il meccanismo con cui le une e le altre si annullano nel calcolo degli effetti delle particelle virtuali sulla massa di Higgs.Senza addentrarmi in ulteriori dettagli tecnici,tirando le somme,è possibile giungere all'idea che la scala di energia a cui i partner supersimmetrici della materia ordinaria dovrebbero esistere,non può essere molto più alta della scala della rottura di simmetria dell'interazione debole.Con i futuri esperimenti al CERN,sarà quindi possibile stabilire una volta per sempre, la fondatezza o meno del modello supersimmetrico,ipotizzato già agli inizi degli anni '70.
Fausto Intilla
http://www.oloscience.com/
Basandoci unicamente sulle previsioni di Hawking,in teoria non dovremmo preoccuparci di nulla;in quanto tali mini-buchi neri si “auto-distruggerebbero” (per effetto della “radiazione di Hawking”), “evaporando” in circa 10^-42 secondi.Ciò che invece mi preoccupa,sono le considerazioni di Penrose sull’esistenza proibita dei buchi bianchi, a causa dell’ipostesi della curvatura di Weyl.Secondo Penrose: “(…) tale ipotesi [curvatura di Weyl] introduce nella discussione un’asimmetria rispetto al tempo che non fu presa in considerazione da Hawking.Si dovrebbe sottolineare che,poiché i buchi neri e le loro singolarità spaziotemporali hanno in effetti una parte importante nella discussione di ciò che accade all’interno della scatola di Hawking,è certamente in gioco la fisica ignota che deve governare il comportamento di tali singolarità. Hawking adotta il punto di vista che questa fisica ignota dovrebbe essere una teoria della gravità quantistica simmetrica rispetto al tempo,mentre io sostengo che essa è la GQC (gravità quantistica corretta […secondo Penrose] )”.Credo che il pensiero di Penrose si possa riassumere in questi termini:Siccome tutto il castello fisico-matematico costruito da Hawking attorno al concetto di "buco nero",implica anche l'esistenza dei cosiddetti "buchi bianchi",mettendo in discussione la possibile esistenza di questi ultimi, implicitamente metteremmo in discussione anche quella dei buchi neri; il chè farebbe crollare,su tale argomento, l'intero castello fisico-matematico di Hawking.In teoria quindi potrebbero anche esistere gli ormai famosi buchi neri,ma ciò comunque non implicherebbe che debbano forzatamente obbedire alle leggi di Hawking...e ciò ovviamente,dovrebbe preoccupare chiunque.Riflettendo sulle “obiezioni” di Penrose,credo che a tal proposito,sarebbe interessante uno studio della struttura interna di un Buco Nero non statico in teorie non-lineari della gravitazione. Una simile indagine sarebbe motivatadal fatto che modificazioni profonde della lagrangiana di Einstein-Hilbert intervengono vicino alla scala di Plank per generare contributi non lineari nello scalare di curvatura e nel tensore di Weyl. Occorrerebbe quindi eseguire una classificazione delle soluzioni stabili di tipo Buco Nero,con particolare riferimento alla struttura della singolarità presente nell’orizzonte di Cauchy.
Non ci resta quindi che attendere i risultati degli esperimenti che verrano eseguiti quest'anno al CERN…nella speranza che non accada l’irreparabile.
ALCUNE CONSIDERAZIONI "TECNICHE" SUL BOSONE DI HIGGS:
Si presume che se esso ha una massa compresa tra i 114 e i 185 GeV (scartando il range tra i 160 e i 170 GeV), lo si troverà di certo nel Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Di fatto,una luminosità integrata di soli 10^4 picobarn inversi sarà sufficiente per trovare il bosone di Higgs;ciò significa che basterà una luminosità molto più modesta di quella prevista dai costruttori dell'LHC. I progetti inerenti all'LHC del CERN,mirano ad aumentare le energie di collisione fino a raggiungere la fascia dei Tera elettron Volt (10^12 eV),alla ricerca di prove della supersimmetria e dell'ormai "famigerato" bosone di Higgs (tutte componenti del modello standard della fisica delle particelle elementari). Secondo J.D.Barrow comunque,anche le energie che ci si aspetta di raggiungere all'LHC sono ancora al di sotto di un fattore di circa un milione di miliardi per raggiungere le energie necessarie per controllare sperimentalmente lo schema di una quadruplice unificazione, proposto da una "Teoria del Tutto".Sul sito ufficiale del "Progetto ATLAS" ( http://atlas.ch/ ),è possibile vedere un filmato realizzato dall'INFN in cui vengono spiegati (a grandi linee), gli obiettivi principali di tale progetto.Il filmato si trova a questo link: http://www.lnf.infn.it/media/video/atlas.html (la seconda metà del filmato è quella più interessante).
A mio avviso,se il bosone di Higgs non verrà identificato neppure nei prossimi esperimenti all'ATLAS (l'apparato all'interno dell'LHC del CERN),ciò non creerà alcun imbarazzo per i fisici che da diversi decenni ormai stanno cercando di rilevarlo.È vero che alcuni esperimenti compiuti nel corso dell'ultimo decennio, hanno cominciato a limitare notevolmente lo spazio parametrico per questa particella, ma finorà non è mai emerso nessun risultato significativo.A ben vedere,la teoria che descrive tale particella scalare con spin nullo (ovvero il bosone di Higgs),ad un livello assai profondo soffre di gravi problemi formali.Uno di questi (...forse il peggiore),è che le particelle scalari sono notoriamente sensibili alla nuova fisica che potrebbe subentrare a scale di energia molto alte (come quelle che verranno utilizzate nel progetto ATLAS,rimanendo nello specifico).Se le forze: forte,debole ed elettromagnetica sono unificate ad una certa scala-livello di energia,e il bosone di Higgs diventa parte di una struttura maggiore, diventa virtualmente impossibile mantenere "leggera" la particella scalare quando le particelle ad essa affini diventano "pesanti".Nel modello standard non è possibile preservare la gerarchia delle scale in alcun modo naturale.Tutto comunque si verrebbe a risolvere con l'introduzione,a tal punto,del concetto di supersimmetria. Ogni bosone e ogni fermione in una coppia supersimmetrica danno lo stesso contributo alla massa efficace del bosone di Higgs,ma il loro contributo è di segno opposto.In ultima analisi quindi,gli effetti di tutte le particelle virtuali (dei fermioni e dei bosoni),si annullano facendo sì che la massa del bosone di Higgs non risenta dell'influenza della fisica a scale di energia più alte.Rimane comunque a questo punto un problema di fondo:Se le particelle ordinarie vengono divise in massa dalle loro partner supersimmetriche,viene a mancare il meccanismo con cui le une e le altre si annullano nel calcolo degli effetti delle particelle virtuali sulla massa di Higgs.Senza addentrarmi in ulteriori dettagli tecnici,tirando le somme,è possibile giungere all'idea che la scala di energia a cui i partner supersimmetrici della materia ordinaria dovrebbero esistere,non può essere molto più alta della scala della rottura di simmetria dell'interazione debole.Con i futuri esperimenti al CERN,sarà quindi possibile stabilire una volta per sempre, la fondatezza o meno del modello supersimmetrico,ipotizzato già agli inizi degli anni '70.
Fausto Intilla
http://www.oloscience.com/
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