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2 aprile 2015

Rottura della Simmetria Chirale svelata alla Bicocca

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Università degli Studi di Milano – Bicocca – Destra o sinistra, che direzione scelgono i quark? Ce lo dice il super computer. La Rottura della Simmetria Chirale svalata da Bicocca

La rottura della Simmetria Chirale svelata alla Bicocca

La rottura della Simmetria Chirale svelata alla Bicocca

Uno studio dell’Università di Milano-Bicocca, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, ha mostrato, con calcoli eseguiti sul più potente super-calcolatore italiano disponibile per la ricerca, come avviene la Rottura della Simmetria Chirale sinistra-destra nelle interazioni sub-nucleari forti.

Questo fenomeno è stato postulato nel 1960 da Yoichiro Nambu e gli è valso il premio Nobel per la fisica nel 2008.

Milioni di miliardi di operazioni al secondo. Grazie a due super calcolatori i ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sono riusciti a verificare che i quark, le particelle fondamentali che si trovano nei protoni e neutroni presenti nei nuclei degli atomi, alla base della struttura della materia così come la conosciamo, quando rompono la simmetria in cui sono organizzati si ricombinano scegliendo alternativamente tra destra e sinistra.

Il fenomeno della Rottura della Simmetria Chirale

Questo fenomeno, conosciuto a livello teorico come rottura della Simmetria Chirale, è stato descritto da Yoichiro Nambu nel 1960, un’idea che gli è valsa il premio Nobel per la fisica nel 2008.

Ora, grazie ai calcoli della ricerca guidata dall’Università di Milano-Bicocca e pubblicata sulla rivista americana Physical Review Letters che l’ha selezionata tra i risultati più rilevanti tra quelli pubblicati, l’intuizione di Nambu sulle “direzioni” che prendono i quark è stata dimostrata quantitativamente.

Lo studio (Chiral Symmetry Breaking in QCD with Two Light Flavors, Physical Review Letters 20 march 2015, DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.112001), è stato condotto da un gruppo coordinato da Leonardo Giusti, professore associato di Fisica Teorica dell’Università di Milano-Bicocca e ricercatore INFN Sezione Milano-Bicocca, in collaborazione con il gruppo del Deutsches Elektronensynchrotron (DESY) coordinato da Rainer Sommer. Del team fanno parte anche un giovane assegnista di ricerca austriaco, Georg Engel, cofinanziato dall’Università di Milano-Bicocca e dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e un giovane assegnista di ricerca italiano di DESY, Stefano Lottini.

La Rottura della Simmetria Chirale spontanea di simmetria è un fenomeno responsabile di molti effetti osservati in natura: dal ferromagnetismo, alla superconduttività, al meccanismo di Brout-Englert-Higgs che recentemente è stato confermato dalla scoperta dell’omonimo bosone al CERN di Ginevra.

Come avviene la Rottura della Simmetria Chirale secondo Bicocca

«La simmetria – spiega Leonardo Giusti – si rompe perché la natura sceglie una direzione privilegiata. Sinora, questo comportamento a livello sub-atomico era noto solo qualitativamente. Il nostro lavoro, per la prima volta, è riuscito a dimostrare quantitativamente che è effettivamente così: i quark condensano in una direzione privilegiata tra le infinite che potrebbero scegliere».

I risultati sono stati ottenuti mediante simulazioni numeriche eseguite sul calcolatore parallelo del gruppo di Fisica teorica dell’Università di Milano-Bicocca e sul Blue Gene/Q del CINECA di Bologna, super calcolatore tra i più potenti al mondo, capace di eseguire milioni di miliardi di operazioni al secondo. Lo studio teorico preparativo alla base della ricerca, e gli algoritmi numerici sviluppati, sono attualmente il punto di arrivo degli studi sulla Cromodinamica Quantistica sul reticolo.


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