Teoria Di Campo
Per capire cosa fa chi si occupa di questo ambito di studio useremo l’esempio del nostro tutornonchémentore Paolo Nason.
Innanzitutto non parliamo di campi da calcio o di fiori ma di qualcosa di un po più lontano dalla nostra realtà quotidiana.
L’esempio più vicino a noi può essere quello di un granello di polvere sospeso in aria. Se noi muoviamo una mano il granello non reagisce istantaneamente al nostro gesto, ma ne risente una volta che le onde di pressione prodotte la raggiungono.
Questo accade anche per tutte le forze elementari, e al contrario di quanto si pensava quando Newton formulò la sua descrizione della gravità, le forze non sono interazioni a distanza tra corpi. Ci si è resi conto di ciò per la prima volta studiando l’elettromagnetismo di Maxwell: dalle equazioni emerse che la forza si propaga tramite onde dotate di velocità finita, quella della luce, che appunto è un’onda elettromagnetica.
Ma quindi cos'è un campo e soprattutto cosa c’entra il reticolo?
Possiamo dire che un campo è una proprietà di un'insieme di punti nello spazio, e che ogni forza elementare ha un suo campo associato. Questa si propaga tramite delle onde che sono le fluttuazioni del campo. Sì ma il reticolo?
Il reticolo è ciò che i fisici ottengono dall'applicazione di una tecnica di cui abbiamo già parlato nel blog, la discretizzazione.
In fisica in pillole l’oscillatore ne è un esempio, in questo caso anche lo spazio è discretizzato.
Sostanzialmente, invece di considerare le variabili associate al campo in ogni suo punto consideriamo un numero molto elevato (ma finito) di punti.
In questo modo noi possiamo effettuare dei calcoli, perché il numero di variabili (gradi di libertà per i più pignoli) è finito. La discretizzazione si rivela uno strumento molto utile in questo ambito di ricerca, considerando anche la potenza dei computer moderni che possono mettere numeri molto molto alti di variabili.
Innanzitutto non parliamo di campi da calcio o di fiori ma di qualcosa di un po più lontano dalla nostra realtà quotidiana.
L’esempio più vicino a noi può essere quello di un granello di polvere sospeso in aria. Se noi muoviamo una mano il granello non reagisce istantaneamente al nostro gesto, ma ne risente una volta che le onde di pressione prodotte la raggiungono.
Questo accade anche per tutte le forze elementari, e al contrario di quanto si pensava quando Newton formulò la sua descrizione della gravità, le forze non sono interazioni a distanza tra corpi. Ci si è resi conto di ciò per la prima volta studiando l’elettromagnetismo di Maxwell: dalle equazioni emerse che la forza si propaga tramite onde dotate di velocità finita, quella della luce, che appunto è un’onda elettromagnetica.
Ma quindi cos'è un campo e soprattutto cosa c’entra il reticolo?
Possiamo dire che un campo è una proprietà di un'insieme di punti nello spazio, e che ogni forza elementare ha un suo campo associato. Questa si propaga tramite delle onde che sono le fluttuazioni del campo. Sì ma il reticolo?
Il reticolo è ciò che i fisici ottengono dall'applicazione di una tecnica di cui abbiamo già parlato nel blog, la discretizzazione.
In fisica in pillole l’oscillatore ne è un esempio, in questo caso anche lo spazio è discretizzato.
Sostanzialmente, invece di considerare le variabili associate al campo in ogni suo punto consideriamo un numero molto elevato (ma finito) di punti.
In questo modo noi possiamo effettuare dei calcoli, perché il numero di variabili (gradi di libertà per i più pignoli) è finito. La discretizzazione si rivela uno strumento molto utile in questo ambito di ricerca, considerando anche la potenza dei computer moderni che possono mettere numeri molto molto alti di variabili.
L'Incontro
Come già detto nel blog il nostro incontro con il professor Pepe è stata più che altro una chiacchierata.
Dapprima ci ha chiesto quali sono state le nostre impressioni riguardo all’alternanza in Bicocca e poi ci ha spiegato di cosa si occupa.
Nell’ambito della teoria dei campi il suo interesse è rivolto verso la teoria delle interazioni forti. Quel tipo di forza che mantiene legati protoni e neutroni nel nucleo atomico e quark all’interno di essi. Questa, come tutte le forze, è mediata da bosoni vettori ( particelle a spin 1) chiamati gluoni. Questa forza rispetto alle altre presenta degli aspetti particolari, se l’intensità delle altre forze diminuisce all’aumentare della distanza la sua intensità segue l’andamento opposto. Questo fa sì che con l’energia normalmente presente nell’atomo non si riescono a portare i quark oltre una certa distanza. Questo effetto, detto di confinamento, fa si che i quark non si comportino come particelle libere ma rimangano nei loro stati legati (protoni e neutroni). Quando l’energia disponibile diventa molto maggiore, come nell’ LHC, l quark si comportano come particelle libere. L’obiettivo principale dello studio del professor Pepe è quello di produrre a partire dalle equazioni della teoria di campo programmi in grado di simulare gli eventi di collisione o il comportamento dei quark in altre situazioni. Obiettivo che non è facile da raggiungere per due differenti motivi. Il primo è l’enorme mole di operazioni e calcoli che devono essere svolti fatto che rende spesso necessario far andare i computer 24 ore su 24 per molti giorni. La seconda motivazione è legata alla necessità di sviluppare un programma che sia il più efficiente possibile, cosa ovviamente non immediata. Questo fatto si riflette anche in un minor numero di pubblicazioni e preprint rispetto a ciò che accade in altri ambiti.
Nello specifico il lavoro consiste nel cercare un problema rilevante e sviluppare una tecnica risolutiva. Una volta che la si è sviluppata, e non sempre ci si riesce, si scrive il programma e lo si invia al cluster di computer presente alla Bicocca oppure ad un centro di calcolo dove tipicamente verrà fatto girare per giorni e giorni.
In ultima istanza ci ha spiegato quali sono secondo lui i vantaggi di svolgere il postdottorato all’estero. Oltre all’ovvio miglioramento delle abilità linguistiche è un’ottima palestra per acquisire autonomia ed indipendenza. Ci ha anche spiegato il motivo per cui i fisici tendono ad affollare le sale caffè. La discussione con altri fisici spesso fornisce suggerimenti illuminanti!
Dapprima ci ha chiesto quali sono state le nostre impressioni riguardo all’alternanza in Bicocca e poi ci ha spiegato di cosa si occupa.
Nell’ambito della teoria dei campi il suo interesse è rivolto verso la teoria delle interazioni forti. Quel tipo di forza che mantiene legati protoni e neutroni nel nucleo atomico e quark all’interno di essi. Questa, come tutte le forze, è mediata da bosoni vettori ( particelle a spin 1) chiamati gluoni. Questa forza rispetto alle altre presenta degli aspetti particolari, se l’intensità delle altre forze diminuisce all’aumentare della distanza la sua intensità segue l’andamento opposto. Questo fa sì che con l’energia normalmente presente nell’atomo non si riescono a portare i quark oltre una certa distanza. Questo effetto, detto di confinamento, fa si che i quark non si comportino come particelle libere ma rimangano nei loro stati legati (protoni e neutroni). Quando l’energia disponibile diventa molto maggiore, come nell’ LHC, l quark si comportano come particelle libere. L’obiettivo principale dello studio del professor Pepe è quello di produrre a partire dalle equazioni della teoria di campo programmi in grado di simulare gli eventi di collisione o il comportamento dei quark in altre situazioni. Obiettivo che non è facile da raggiungere per due differenti motivi. Il primo è l’enorme mole di operazioni e calcoli che devono essere svolti fatto che rende spesso necessario far andare i computer 24 ore su 24 per molti giorni. La seconda motivazione è legata alla necessità di sviluppare un programma che sia il più efficiente possibile, cosa ovviamente non immediata. Questo fatto si riflette anche in un minor numero di pubblicazioni e preprint rispetto a ciò che accade in altri ambiti.
Nello specifico il lavoro consiste nel cercare un problema rilevante e sviluppare una tecnica risolutiva. Una volta che la si è sviluppata, e non sempre ci si riesce, si scrive il programma e lo si invia al cluster di computer presente alla Bicocca oppure ad un centro di calcolo dove tipicamente verrà fatto girare per giorni e giorni.
In ultima istanza ci ha spiegato quali sono secondo lui i vantaggi di svolgere il postdottorato all’estero. Oltre all’ovvio miglioramento delle abilità linguistiche è un’ottima palestra per acquisire autonomia ed indipendenza. Ci ha anche spiegato il motivo per cui i fisici tendono ad affollare le sale caffè. La discussione con altri fisici spesso fornisce suggerimenti illuminanti!