Le costanti fondamentali del modello standard - Danilo Domenici Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Laboratori Nazionali di Frascati
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Le costanti fondamentali del
modello standard
Danilo Domenici
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Laboratori Nazionali di Frascati
Unità di Misura del SI
Lunghezza - Massa - tempo
m - kg - s
m 1/10M meridiano terrestre
kg massa di 1 dm3 d’acqua
s frequenza del battito cardiaco
profondamente antropiche
Unità di Misura Naturali
c G ℏ
1865 1687 1900
James Maxwell Isaac Neewton Max Planck
velocità relativa massima tra due
corpi
c = 299 792 458 m/s
elasticità dello
spazio-tempo
G = 6.67408 × 10 -11 N∙m /kg
2 2
densità di materia
deformazione
dello spazio
quanto minimo di azione ℏ = 6.62607004 × 10 -34 J∙s
Cubo di Bronštejn
1/c teorie
relatività
(0,1/c,0) (0,1/c,ℏ) quantistiche di
speciale
campo
relatività
generale (G,1/c,0) meccanica
meccanica (0,0,ℏ) quantistica
(0,0,0) non relativistica
classica
ℏ
gravità
(G,1/c,ℏ)
quantistica
G (G,0,0) gravità
newtoniana
«I think I can safely say
that nobody understand
quantum mechanics»
Richard Feynman
quark
interazioni Modello
Standard
leptoni
Modello Standard delle
Particelle Elementari e delle Interazioni
Fondamentali
insieme di 3 Teorie Quantistiche di Campo che descrivono
le 3 interazioni fondamentali1928
teoria dell’elettrone
1947
Dirac ha un problema
shift dei livelli energetici
dell’idrogeno non previsto
dall’equazione di Dirac
P.A.M. Dirac Willis LambDue giovani Fisici risolvono
il problema
1948
Elettrodinamica Quantistica
QED
la prima Teoria
Quantistica di Campo
Julian Schwinger Richard Feynman1967
Teoria Elettrodebole
Steven Weinberg Sheldon Lee Glashow Abdus SalamFrank Wilczek David Gross David Politzer
1973
Cromodinamica Quantisticatutto è Campo
Fermioni e Bosoni
Fermioni quark Bosoni
campi che campi che mediano
costituiscono la le interazioni
materia
leptoniFotone e Interazione Elettromagnetica
il bosone che trasporta l’interazione due elettroni interagiscono
elettromagnetica è il fotone scambiandosi un fotoneBosoni Intermedi e Interazione Debole
i bosoni che trasportano neutroni, protoni, elettroni e
l’interazione debole sono i neutrini si scambiano bosoni
bosoni deboli deboliGluoni e Interazione Forte
i bosoni che trasportano quark interagiscono
l’interazione forte sono i scambiandosi un gluone
gluoniil vuoto non è vuoto Principio di Indeterminazione Equivalenza Massa Energia
Polarizzazione del Vuoto e Rinormalizzazione
la polarizzazione del vuoto scherma la «vera» carica
dell’elettrone
avvicinandosi sempre più all’elettrone la sua carica
appare aumentare
il valore teorico della carica «vera» è infinito!
si pone il valore «vero» della carica pari a quello
sperimentale
definendo un numero limitato di parametri la teoria
predice tutti gli altri
le costanti non sono più costanti!Parametri del Modello Standard
masse dei fermioni
me = 0.511 MeV mu ≈ 3 MeV md ≈ 7 MeV
mμ = 105.6 MeV mc ≈ 1.2 GeV ms ≈ 120 MeV
m τ = 1777 MeV mt ≈ 174 GeV mb ≈ 4.3 GeV
masse dei bosoni accoppiamenti mixing dei quark
mW = 80.42 GeV α = 1/137 θ12 = 13.1°
mZ = 91.19 GeV αs ≈ 0.12 θ23 = 2.4°
mH = 125 GeV θ13 = 0.2°
δCP = 0.995Integrale sui Cammini di Feynman
in QM un corpo segue TUTTE le
traiettorie possibili, ciascuna
“pesata” dall’azione in unità ℏLagrangiana del
Modello Standard
campi campi
campo di Higgs
fermionici bosoniciNon descrive la Gravità
una teoria per il mondo subnucleare una teoria per il cosmo
Modello Standard Relatività Generale
a una distanza 10–35 m (lunghezza di Planck) la gravità non è più trascurabile
Gravità QuantisticaOscillazioni e Massa dei Neutrini
masse dei neutrini mixing dei neutrini
mνe < 3 eV θ12 ≈ 33.4°
mνμ < 0.19 MeV θ23 ≈ 49°
mντ < 18.2 MeV θ13 ≈ 8.6°
δCP ≈ 195°
Arthur McDonald
Bruno Pontecorvo
Takaaki KajitaAsimmetria Materia-Antimateria
l’antimateria nell’Universo è
insignificante: 10–10
la costante fondamentale del MS che
genera asimmetria nei quark δCP è
troppo piccola
altra sorgente di VCP nei leptoni? serve
misurare bene δCP dei neutriniMateria Oscura
5 volte più abbondante
della materia
dark mU
force ε
WIMP mWIMPLa cosa più incomprensibile
dell’Universo è che esso
sia comprensibile
- A. Einsteinspares
Unità di Planck lunghezza di Planck ≈ 10-35 m ≈ 10-20 Rproton massa di Planck ≈ 10-8 kg ≈ 1019 Mproton tempo di Planck ≈ 10-43 s ≈ 10-21 τHiggs
Interazioni Fondamentali
Elettromagnetica Forte Debole
+
tiene insieme tiene insieme il trasforma i nuclei
l’atomo nucleoProblema della Naturalezza
se le constanti fondamentali del MS fossero anche poco diverse noi non
saremmo qui
disegno intelligente
principio antropico
ignoranza
multiversoPuoi anche leggere
