Libri di Luciano Maiani

Nel luglio 2012 veniva confermata sperimentalmente, presso i laboratori del CERN di Ginevra, l'esistenza del bosone di Higgs, la cosiddetta «particella di Dio», fondamentale passo avanti verso quella Teoria del Tutto che la fisica insegue da decenni. Per giungere a quel risultato sono stati necessari quasi cinquanta anni di ricerche teoriche e la costruzione della macchina più grande del mondo, l'LHC di Ginevra. Luciano Maiani, all'epoca direttore del CERN e «padre» dell'LHC, ci accompagna lungo tutto l'arco di questa storia: sul filo dei ricordi personali, ma con l'obiettività imprescindibile dello scienziato, ci racconta tutta la gamma di illusioni e disillusioni, snodi teorici e rapporti personali che hanno portato a una delle scoperte più importanti nella storia della scienza.

Cosa è veramente il caso? È il risultato dei capricci degli dèi, come pensavano gli antichi? E ciò che nasconde la nostra ignoranza, come riteneva Pierre-Simon de Laplace? E una caratteristica intrinseca alla realtà della natura, come ci insegna la meccanica quantistica? Oppure è soltanto uno schermo che ci preclude l'accesso a una realtà per ora insondabile, come pensava Albert Einstein? Questo libro costituisce un viaggio appassionante nel mondo del caso, della probabilità e della statistica, argomenti solo apparentemente aridi, ma in realtà davvero stimolanti. Un viaggio che va dalla nascita del concetto di probabilità ai giochi d'azzardo e che tratta delle rovinose illusioni dei giocatori, di tragiche vicende giudiziarie, di clamorose vincite alla roulette, di coincidenze incredibili, di brogli elettorali, di frodi alimentari, di terremoti e del caos, fino a discutere il ruolo essenziale del caso nell'evoluzione biologica.

"Introduzione alle Teorie di Gauge" completa la serie di tre volumi basati sulle lezioni dei corsi di Meccanica Quantistica Relativistica, Interazioni Elettrodeboli e Teorie di Gauge, impartite dagli autori agli studenti delle Lauree Magistrali in Fisica e Astronomia & Astrofisica dell'Univerità "La Sapienza" di Roma, nell'arco di qualche decennio. L'obiettivo principale del volume è di introdurre i concetti di base della rinormalizzazione nella teoria quantistica dei campi e i fondamenti delle moderne teorie di Gauge. Anche se collegato ai volumi precedenti, il libro si presta ad una lettura indipendente, che presume solo conoscenze generali di relativita speciale, della seconda quantizzazione e della fenomenologia delle interazioni elettrodeboli. Lo strumento di base è l'integrale sui cammini di Feynman, introdotto nei capitoli iniziali e sistematicamente impiegato nel seguito. L'esposizione segue un percorso pedagogico, che parte dal caso semplice dell'ampiezza di transizione in meccanica quantistica per arrivare al funzionale generatore delle funzioni di Green della teoria dei campi. Il medesimo approccio pedagogico è utilizzato nel capitolo in cui si discutono equazioni del moto, simmetrie ed identità di Ward. L'analisi del formalismo degli integrali sui cammini è completata dalla discussione delle variabili anticommutanti e della quantizzazione dei campi fermionico ed elettromagnetico.

Opera di carattere scientifico scritta da uno dei più importanti fisici italiani odierni, in essa si descrive in maniera completa e aggiornata (fino alle recenti scoperte avvenute al CERN di Ginevra) una delle teorie della fisica di più grande successo dell'ultimo secolo, l'unificazione delle interazioni elettromagnetiche e deboli.

Tra gli argomenti trattati: le simmetrie dello spazio-tempo; la particella libera classica; teoria lagrangiana dei campi; quantizzazione dell' equazione di klein gordon; quantizzazione del campo elettromagnetico; l'equazione di di Dirac; i propagatori dei campi liberi; interazioni; evoluzione nel tempo dei sistemi quantistici; teoria relativistica delle perturbazioni...

Nel luglio 2012 veniva confermata sperimentalmente, presso i laboratori del CERN di Ginevra, l'esistenza del "bosone di Higgs", la più piccola di tutte le particelle subatomiche fino ad ora scoperte, teorizzata da Peter Higgs fin dal lontano 1964 e divulgata al mondo come "la particella di Dio". Una scoperta che costituisce un fondamentale passo avanti nella fisica delle particelle e nella conferma del modello standard dell'universo, in direzione di quella Teoria del Tutto, la teoria unificata delle forze, che la fisica insegue da decenni. Per giungere alla prima conferma sperimentale sono stati necessari quasi 50 anni di ricerche teoriche e la costruzione della macchina più grande del mondo, l'LHC, Large Hadron Collider, un anello lungo 27 chilometri situato a 100 metri di profondità nel territorio di Ginevra. Una sfida sul cui successo, all'inizio, pochi avrebbero scommesso e che si accompagna alla storia stessa del CERN, il Consiglio Europeo per la Ricerca Nucleare di cui Luciano Maiani è stato direttore per cinque anni. Sul filo dei ricordi personali, ma con l'obiettività che caratterizza l'attitudine imprescindibile dello scienziato, Maiani ci racconta tutta la gamma di illusioni e disillusioni, entusiasmi e momenti di disperazione, snodi teorici e rapporti personali che hanno consentito di realizzare e far funzionare questo macchina unica al mondo.

Di che cosa è fatto il mondo? Quali sono le sue componenti fondamentali e da quali leggi sono governate? Queste domande ossessionano la mente dell'uomo fin dall'antichità. I filosofi greci avevano immaginato l'esistenza di piccole entità indivisibili chiamate atomi. Da allora abbiamo scoperto che gli atomi sono effettivamente alla base della struttura della materia e che al loro interno si trovano particelle ancora più minute. Queste particelle dai nomi a volte curiosi - elettroni, protoni, neutroni, ma anche quark, adroni e gluoni - seguono regole di comportamento diverse da quelle in vigore nel mondo che siamo in grado di percepire. Questo libro spiega come i fisici hanno scoperto le particelle fondamentali della materia e le leggi che le governano. E racconta come un giovane può immaginare il proprio futuro dedicato allo studio dell'infinitamente piccolo.