Martin Pohl racchiude un secolo di fisica delle particelle tra le pagine di un libro.

"Vittima" del modello standard

Prima di arrivare alla pensione nel 2017, Martin Pohl è stato professore di fisica all'Università di Ginevra e ha lavorato a progetti di ricerca sulla fisica delle particelle per quasi mezzo secolo. Attingendo a questa ricchezza di esperienza, è stato scritto un libro in cui Pohl traccia consapevolmente i filoni evolutivi di questa disciplina fondamentale. Il culmine è il "Modello Standard" della fisica delle particelle - per Pohl un punto culminante scientifico e un peso allo stesso tempo.

Martin Pohl: Particles, Fields, Space-Time. From Thomson’s Electron to Higgs’ Boson. CRC Press 2021.
Immagine: Martin Pohl

'Particles, Fields, Space-Time: From Thomson's Electron to Higgs' Boson '- questo è il titolo del libro di 300 pagine recentemente presentato da Martin Pohl. L'autore porta una vita di appassionata ricerca e insegnamento universitario in questo lavoro: dopo aver completato il suo dottorato presso la RWTH Aachen University, Pohl ha lavorato al German Electron Synchrotron (DESY) ad Amburgo e per lungo tempo al Laboratorio Europeo di Fisica delle Particelle (CERN) a Ginevra, ma è stato anche coinvolto in esperimenti come lo spettrometro alfa-magnete (AMS) sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) che misura la radiazione cosmica. L'autore del libro può anche attingere alla sua esperienza didattica di lunga data come docente universitario e fisico astroparticellare all'Università di Ginevra.

Vista d'insieme dettagliata

L'ampia conoscenza di una carriera accademica dà peso al libro e definisce la sua pretesa. Allo stesso tempo, limita i suoi lettori, poiché le persone che non hanno una laurea in fisica non saranno in grado di seguire l'esposizione di Pohl su lunghi passaggi. Quando l'editore scrive nel suo annuncio del libro che la pubblicazione richiede poca conoscenza preliminare, questo è decisamente un eufemismo. Tuttavia, a chiunque voglia occuparsi intensamente di un buon secolo di ricerca sulla fisica delle particelle verrà offerta da Martin Pohl una panoramica estremamente dettagliata, che include riferimenti sociali e riflessioni sulla storia della scienza.

Il libro sceglie come punto cardine la scoperta dell'elettrone alla fine del XIX secolo. Questo importante risultato scientifico segna l'inizio della fisica delle particelle come una nuova disciplina fondamentale e allo stesso tempo l'inizio del trionfo epocale dell'elettronica, come osserva giustamente Martin Pohl. L'autore introduce la teoria della relatività e della meccanica quantistica, nonché la loro successiva connessione alla teoria quantistica dei campi, e traccia i passaggi che hanno portato al Modello Standard della fisica delle particelle negli anni '60 e all'inizio degli anni '70. Il Modello Standard fornisce una descrizione coerente delle particelle elementari conosciute e delle forze che agiscono tra di loro. Eppure questo edificio di pensiero è stato sicuramente un peso per il fisico sperimentale Martin Pohl, come osserva con fine ironia: "Ho rincorso le previsioni teoriche del Modello Standard per la maggior parte della mia vita professionale, cercando invano di trovare un breccia nelle sue fortificazioni ". Oggi si vede come una "vittima" del Modello Standard e lo affronta con "una sorta di fatalismo".

Questa sensazione ambivalente è probabilmente alimentata anche dal fatto che la fisica delle particelle oggi ha a disposizione grandi e costose infrastrutture di ricerca, che risvegliano un enorme appetito di conoscenza tra le collaborazioni di ricerca che conducono qui i loro esperimenti, appetito che non può sempre essere soddisfatto. Nel suo libro, Pohl non solo fornisce un resoconto dettagliato del modello standard, ma discute anche gli approcci di ricerca che stanno lavorando verso la fisica oltre il modello standard.

Fascio di particelle realizzato da mani umane

Dopo che il fisico austriaco Victor Franz Hess scoprì i raggi cosmici nel 1912, essi furono per decenni la fonte preferita per la ricerca di particelle ad alta energia. I raggi cosmici furono successivamente sostituiti da fasci di particelle generati artificialmente, prodotti negli acceleratori di particelle e analizzati nei rivelatori. Nel 1934, il primo ciclotrone fu costruito a Berkeley, in California. I paesi europei hanno unito le loro ricerche al CERN, fondato nel 1954.

Oggi, con l'acceleratore di particelle LHC, il CERN è "il principale laboratorio di fisica delle particelle nel mondo", come osserva Pohl. Le collisioni protone-protone al Large Hadron Collider (LHC) hanno energie 100.000 volte superiori a quelle raggiunte a Berkeley nel 1934. Ma la natura può ancora farlo meglio, come osserva Martin Pohl: "I fenomeni astrofisici possono accelerare le particelle a energie che sono molti ordini di grandezza superiore a quella che quegli acceleratori artificiali potranno mai sperare di ottenere ". Tuttavia, queste particelle naturali sono di scarsa utilità per gli esperimenti: nelle vicinanze della Terra, una tale particella appare solo una volta al secolo su un'area di un chilometro quadrato.

L'inglese sostituisce il tedesco come lingua della scienza

È interessante notare che Martin Pohl dedica uno dei dieci capitoli alla "fisica del tempo di Ware". Descrive il "Progetto Manhattan" USA-americano per costruire la bomba atomica e dimostra di sfuggita che la Germania nazista aveva un programma nucleare, ma era modestamente equipaggiato e mirato alla propulsione atomica, non alla costruzione di una bomba atomica. Gli scienziati avevano già avuto un'influenza decisiva sulla prima guerra mondiale con armi chimiche e rilevamento di sottomarini, tra le altre cose. Subito dopo la fine della guerra, tre ricercatori tedeschi - Max Planck, Johannes Stark e Fritz Haber - hanno ricevuto il Premio Nobel. Martin Pohl, tuttavia, la vede piuttosto come una cesura negativa: i ricercatori tedeschi furono esclusi dalle conferenze internazionali per dieci anni dopo la guerra, e "il tedesco, una ex lingua delle scienze, fu completamente sostituito dall'inglese", come scrive Pohl.

Il libro di Martin Pohl è scritto anche in inglese, e questo è abbastanza tipico per la fisica delle particelle, la cui comunità di ricerca ha lasciato i confini nazionali come quasi nessun altro. Una bibliografia e un indice di parole chiave costituiscono l'utile conclusione del racconto di Pohl.

Autore: Benedikt Vogel

Categorie

  • Fisica delle Particelle Elementari

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