TEDxBerlin
James Beacham: How we explore unanswered questions in physics
James Beacham: Come esploriamo domande senza risposta in fisica
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James Beacham è alla ricerca di risposte alle domande aperte più importanti della fisica usando il più grande esperimento scientifico mai costruito, il Large Hadron Collider (Grande Collisore di Adroni) del CERN. In questo intervento divertente e alla portata di tutti su come si realizza la scienza, Beacham ci porta in un viaggio tra dimensioni extra-spaziali alla ricerca di particelle fondamentali non ancora scoperte (e in una spiegazione dei misteri della gravità) e fornisce le ragioni per continuare a esplorare.
James Beacham - Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio
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00:13
There is something about physics
0
1087
4185
C'è qualcosa nella fisica
00:17
that has been really bothering me
since I was a little kid.
since I was a little kid.
1
5296
4000
che mi ha sempre disturbato
sin da quando ero bambino.
sin da quando ero bambino.
00:23
And it's related to a question
2
11010
1809
E ha a che fare con una domanda
00:24
that scientists have been asking
for almost 100 years,
for almost 100 years,
3
12843
3244
che gli scienziati si sono posti
per quasi 100 anni
per quasi 100 anni
00:28
with no answer.
4
16111
1169
senza trovare risposta.
00:31
How do the smallest things in nature,
5
19108
3010
Come si combinano
le più piccole cose al mondo
le più piccole cose al mondo
00:34
the particles of the quantum world,
6
22142
2153
le particelle del mondo quantistico
00:36
match up with the largest
things in nature --
things in nature --
7
24319
3031
con le cose più grandi in natura,
00:39
planets and stars and galaxies
held together by gravity?
held together by gravity?
8
27374
3247
pianeti, stelle e galassie,
tenute insieme dalla gravità?
tenute insieme dalla gravità?
00:43
As a kid, I would puzzle
over questions just like this.
over questions just like this.
9
31250
2773
Da bambino, riflettevo
su domande come queste.
su domande come queste.
00:46
I would fiddle around
with microscopes and electromagnets,
with microscopes and electromagnets,
10
34047
2892
Mi dilettavo con microscopi
ed elettromagneti
ed elettromagneti
e leggevo delle forze
del mondo microscopico
del mondo microscopico
00:48
and I would read
about the forces of the small
about the forces of the small
11
36963
2195
e della meccanica quantistica
00:51
and about quantum mechanics
12
39182
1334
00:52
and I would marvel at how well
that description matched up
that description matched up
13
40540
3564
e mi meravigliavo di come
la descrizione corrispondesse così bene
la descrizione corrispondesse così bene
00:56
to our observation.
14
44128
1170
all'osservazione.
00:58
Then I would look at the stars,
15
46220
1583
Poi guardavo le stelle,
00:59
and I would read about how well
we understand gravity,
we understand gravity,
16
47827
2524
e leggevo di come capiamo
bene la gravità
bene la gravità
01:02
and I would think surely,
there must be some elegant way
there must be some elegant way
17
50375
3350
e pensavo che di sicuro
ci fosse un modo elegante
ci fosse un modo elegante
01:05
that these two systems match up.
18
53749
2645
in cui questi due sistemi si legano.
01:09
But there's not.
19
57021
1401
Ma non c'è.
01:11
And the books would say,
20
59673
1160
E i libri dicevano,
01:12
yeah, we understand a lot
about these two realms separately,
about these two realms separately,
21
60857
3183
sì, capiamo molto di questi due regni
separatamente
separatamente
01:16
but when we try to link
them mathematically,
them mathematically,
22
64064
2610
ma quando proviamo a collegarli
matematicamente,
matematicamente,
01:18
everything breaks.
23
66698
1330
tutto crolla.
01:20
And for 100 years,
24
68674
1310
E per 100 anni,
01:22
none of our ideas as to how to solve
this basically physics disaster,
this basically physics disaster,
25
70008
5028
nessuna delle nostre soluzioni
a questa specie di disastro fisico
a questa specie di disastro fisico
01:27
has ever been supported by evidence.
26
75060
1814
è stata supportata da prove.
01:30
And to little old me --
27
78271
1654
E per il piccolo me,
01:31
little, curious, skeptical James --
28
79949
1810
il piccolo, curioso, scettico James,
01:33
this was a supremely unsatisfying answer.
29
81783
2868
questa era una risposta
sorprendentemente insoddisfacente.
sorprendentemente insoddisfacente.
01:38
So, I'm still a skeptical little kid.
30
86011
2233
Sono ancora un bambino scettico.
01:40
Flash-forward now
to December of 2015,
to December of 2015,
31
88268
3810
Ora andiamo avanti nel tempo
fino a dicembre 2015,
fino a dicembre 2015,
01:45
when I found myself smack in the middle
32
93029
2474
quando mi sono trovato nel bel mezzo
01:47
of the physics world
being flipped on its head.
being flipped on its head.
33
95527
2940
del capovolgimento
del mondo della fisica.
del mondo della fisica.
Tutto ebbe inizio quando al CERN vedemmo
qualcosa di intrigante nei nostri dati:
qualcosa di intrigante nei nostri dati:
01:51
It all started when we at CERN
saw something intriguing in our data:
saw something intriguing in our data:
34
99999
3320
01:55
a hint of a new particle,
35
103343
2274
la traccia di una nuova particella,
01:57
an inkling of a possibly extraordinary
answer to this question.
answer to this question.
36
105641
4216
l'accenno di una potenziale risposta
straordinaria a questa domanda.
straordinaria a questa domanda.
Quindi ora, penso, sono ancora
un bambino scettico
un bambino scettico
02:03
So I'm still a skeptical
little kid, I think,
little kid, I think,
37
111777
2127
02:05
but I'm also now a particle hunter.
38
113928
2133
ma sono anche un cacciatore di particelle.
02:08
I am a physicist at CERN's
Large Hadron Collider,
Large Hadron Collider,
39
116085
3463
Sono uno dei fisici che lavorano
al Large Hadron Collider del CERN,
al Large Hadron Collider del CERN,
02:11
the largest science
experiment ever mounted.
experiment ever mounted.
40
119572
3471
il più ampio esperimento
mai organizzato.
mai organizzato.
02:15
It's a 27-kilometer tunnel
on the border of France and Switzerland
on the border of France and Switzerland
41
123877
3535
È un tunnel di 27 chilometri
sul confine tra Francia e Svizzera
sul confine tra Francia e Svizzera
02:19
buried 100 meters underground.
42
127436
1850
sepolto 100 metri sottoterra.
02:21
And in this tunnel,
43
129310
1154
E in questo tunnel,
02:22
we use superconducting magnets
colder than outer space
colder than outer space
44
130488
3953
usiamo magneti superconduttori
più freddi dello spazio esterno
più freddi dello spazio esterno
02:26
to accelerate protons
to almost the speed of light
to almost the speed of light
45
134465
3061
per accelerare i protoni
quasi alla velocità della luce
quasi alla velocità della luce
02:29
and slam them into each other
millions of times per second,
millions of times per second,
46
137550
3877
e lanciarli l'uno addosso all'altro
milioni di volte al secondo,
milioni di volte al secondo,
raccogliendo i detriti
di queste collisioni
di queste collisioni
02:33
collecting the debris of these collisions
47
141451
2826
02:36
to search for new, undiscovered
fundamental particles.
fundamental particles.
48
144301
3971
alla ricerca di particelle fondamentali
nuove, non ancora scoperte.
nuove, non ancora scoperte.
Per disegnarlo e costruirlo
ci sono voluti decenni di lavoro
ci sono voluti decenni di lavoro
02:40
Its design and construction
took decades of work
took decades of work
49
148727
2464
02:43
by thousands of physicists
from around the globe,
from around the globe,
50
151215
3032
di migliaia di fisici
da tutto il mondo
da tutto il mondo
02:46
and in the summer of 2015,
51
154271
2541
e nell'estate del 2015
02:48
we had been working tirelessly
to switch on the LHC
to switch on the LHC
52
156836
3424
abbiamo lavorato senza sosta
per accendere l'LHC
per accendere l'LHC
al livello di energia più alto che sia
mai stato usato in un esperimento.
mai stato usato in un esperimento.
02:52
at the highest energy that humans
have ever used in a collider experiment.
have ever used in a collider experiment.
53
160284
4467
02:57
Now, higher energy is important
54
165735
2523
L'elevato livello di energia è importante
03:00
because for particles,
there is an equivalence
there is an equivalence
55
168282
2187
perché per le particelle
c'è un'equivalenza
c'è un'equivalenza
03:02
between energy and particle mass,
56
170493
2201
tra l'energia e la massa delle particelle
03:04
and mass is just a number
put there by nature.
put there by nature.
57
172718
2461
e la massa non è che un numero
deciso dalla natura.
deciso dalla natura.
Per scoprire nuove particelle
03:08
To discover new particles,
58
176068
1318
abbiamo bisogno di raggiungere
questi numeri più grandi.
questi numeri più grandi.
03:09
we need to reach these bigger numbers.
59
177410
2122
Per farlo, dobbiamo costruire un collisore
più grande, con più energia
più grande, con più energia
03:11
And to do that, we have to build
a bigger, higher energy collider,
a bigger, higher energy collider,
60
179556
3254
03:14
and the biggest, highest
energy collider in the world
energy collider in the world
61
182834
2565
e il più grande e dotato
di maggiore energia al mondo
di maggiore energia al mondo
03:17
is the Large Hadron Collider.
62
185423
1466
è il Large Hadron Collider.
03:20
And then, we collide protons
quadrillions of times,
quadrillions of times,
63
188271
4899
Quindi, facciamo collidere i protoni
un milione di miliardi di volte,
un milione di miliardi di volte,
03:25
and we collect this data very slowly,
over months and months.
over months and months.
64
193194
4284
e raccogliamo questi dati
molto lentamente, per mesi e mesi.
molto lentamente, per mesi e mesi.
03:30
And then new particles might show up
in our data as bumps --
in our data as bumps --
65
198813
4335
E le nuove particelle potrebbero emergere
dai nostri dati in forma di piccole gobbe,
dai nostri dati in forma di piccole gobbe,
leggere deviazioni
rispetto a ciò che ci aspettiamo,
rispetto a ciò che ci aspettiamo,
03:35
slight deviations from what you expect,
66
203172
2445
03:37
little clusters of data points
that make a smooth line not so smooth.
that make a smooth line not so smooth.
67
205641
3967
piccoli raggruppamenti di dati
che rendono una linea non regolare.
che rendono una linea non regolare.
03:42
For example, this bump,
68
210379
1721
Per esempio, questa gobba,
03:45
after months of data-taking in 2012,
69
213010
2533
dopo mesi di raccolta dati nel 2012,
ha portato alla scoperta
della particella di Higgs,
della particella di Higgs,
03:47
led to the discovery
of the Higgs particle --
of the Higgs particle --
70
215567
2129
03:49
the Higgs boson --
71
217720
1205
il bosone di Higgs,
03:50
and to a Nobel Prize
for the confirmation of its existence.
for the confirmation of its existence.
72
218949
3365
e al premio Nobel per avere
confermato la sua esistenza.
confermato la sua esistenza.
03:55
This jump up in energy in 2015
73
223972
3558
Questo rilascio di energia nel 2015
rappresentava la migliore chance
che l'uomo avesse mai avuto
che l'uomo avesse mai avuto
04:00
represented the best chance
that we as a species had ever had
that we as a species had ever had
74
228628
3292
di scoprire nuove particelle,
04:03
of discovering new particles --
75
231944
1477
nuove risposte a quelle antiche domande,
04:05
new answers to these
long-standing questions,
long-standing questions,
76
233445
2112
04:07
because it was almost
twice as much energy as we used
twice as much energy as we used
77
235581
3097
perché era circa il doppio di energia
rispetto a quella usata
rispetto a quella usata
04:10
when we discovered the Higgs boson.
78
238702
1922
per la scoperta del bosone di Higgs.
Molti dei miei colleghi hanno dedicato
le loro intere carriere a questo momento
le loro intere carriere a questo momento
04:12
Many of my colleagues had been working
their entire careers for this moment,
their entire careers for this moment,
79
240648
3741
04:16
and frankly, to little curious me,
80
244413
2076
e, francamente, per il piccolo curioso me,
04:18
this was the moment
I'd been waiting for my entire life.
I'd been waiting for my entire life.
81
246513
2910
questo era il momento
che aspettavo da una vita intera.
che aspettavo da una vita intera.
04:21
So 2015 was go time.
82
249447
1731
Quindi, il 2015 era il momento.
04:24
So June 2015,
83
252654
2210
Nel giugno del 2015,
04:27
the LHC is switched back on.
84
255722
2659
L'LHC fu riacceso.
Io e i miei colleghi trattenemmo
il fiato e ci mordemmo le unghie
il fiato e ci mordemmo le unghie
04:31
My colleagues and I held our breath
and bit our fingernails,
and bit our fingernails,
85
259040
2877
04:33
and then finally we saw
the first proton collisions
the first proton collisions
86
261941
2511
e finalmente vedemmo
la prima collisione di protoni
la prima collisione di protoni
04:36
at this highest energy ever.
87
264476
1956
al più alto livello di energia
di sempre.
di sempre.
04:38
Applause, champagne, celebration.
88
266456
2076
Applausi, champagne, festa.
04:40
This was a milestone for science,
89
268556
3596
Questa era una pietra miliare
per la scienza,
per la scienza,
04:44
and we had no idea what we would find
in this brand-new data.
in this brand-new data.
90
272176
4622
e non avevamo idea di cosa avremmo
trovato in questi nuovi dati.
trovato in questi nuovi dati.
E poi, qualche settimana dopo,
trovammo una gobba.
trovammo una gobba.
04:51
And then a few weeks later,
we found a bump.
we found a bump.
91
279990
2178
04:56
It wasn't a very big bump,
92
284192
1676
Non era una gobba molto alta,
ma era abbastanza grande da farci
inarcare le sopracciglia.
inarcare le sopracciglia.
04:58
but it was big enough to make
you raise your eyebrow.
you raise your eyebrow.
93
286952
2512
Ma in una scala da 1 a 10
di sollevamento sopracciglia,
di sollevamento sopracciglia,
05:01
But on a scale of one to 10
for eyebrow raises,
for eyebrow raises,
94
289488
2251
in cui 10 significa la scoperta
di una nuova particella,
di una nuova particella,
05:03
if 10 indicates that you've
discovered a new particle,
discovered a new particle,
95
291763
2610
questo sollevamento fu circa di 4.
05:06
this eyebrow raise is about a four.
96
294397
1727
05:08
(Laughter)
97
296148
1150
(Risate)
05:10
I spent hours, days, weeks
in secret meetings,
in secret meetings,
98
298432
5211
Ho passato ore, giorni, settimane,
in riunioni segrete,
in riunioni segrete,
discutendo con i miei colleghi
di questa piccola gobba,
di questa piccola gobba,
05:15
arguing with my colleagues
over this little bump,
over this little bump,
99
303667
2360
05:18
poking and prodding it with our most
ruthless experimental sticks
ruthless experimental sticks
100
306051
3236
stuzzicandola con i nostri più spietati
pungoli sperimentali
pungoli sperimentali
05:21
to see if it would withstand scrutiny.
101
309311
1977
per capire se reggesse
a un'analisi più approfondita.
a un'analisi più approfondita.
05:23
But even after months
of working feverishly --
of working feverishly --
102
311988
3461
Ma anche dopo mesi
di lavoro febbrile,
di lavoro febbrile,
dormendo nei nostri uffici
senza neanche andare a casa,
senza neanche andare a casa,
05:27
sleeping in our offices
and not going home,
and not going home,
103
315473
2432
05:29
candy bars for dinner,
104
317929
2077
merendine per cena,
05:32
coffee by the bucketful --
105
320030
1570
secchi di caffè -
05:33
physicists are machines
for turning coffee into diagrams --
for turning coffee into diagrams --
106
321624
4243
i fisici sono macchine per trasformare
il caffè in diagrammi...
il caffè in diagrammi...
05:37
(Laughter)
107
325891
1399
(Risate)
05:39
This little bump would not go away.
108
327314
2536
Questa piccola gobbetta
non se ne andava.
non se ne andava.
05:42
So after a few months,
109
330704
2138
Quindi dopo qualche mese,
05:44
we presented our little bump to the world
with a very clear message:
with a very clear message:
110
332866
3710
abbiamo presentato la nostra gobbetta
al mondo, con un messaggio molto chiaro:
al mondo, con un messaggio molto chiaro:
05:49
this little bump is interesting
but it's not definitive,
but it's not definitive,
111
337457
2711
questa piccola curva è interessante
ma non è definitiva,
ma non è definitiva,
05:52
so let's keep an eye on it
as we take more data.
as we take more data.
112
340192
3329
quindi teniamola d'occhio
mentre raccogliamo più dati.
mentre raccogliamo più dati.
05:55
So we were trying to be
extremely cool about it.
extremely cool about it.
113
343872
2291
Cercavamo di prenderla
con molta cautela.
con molta cautela.
05:59
And the world ran with it anyway.
114
347463
2188
Ma il mondo ha voluto correre.
06:02
The news loved it.
115
350383
1632
I notiziari l'hanno amata.
06:04
People said it reminded
them of the little bump
them of the little bump
116
352735
2555
La gente diceva che ricordava
quella piccola gobba
quella piccola gobba
06:07
that was shown on the way
toward the Higgs boson discovery.
toward the Higgs boson discovery.
117
355314
3423
che era stata trovata sulla via
per la scoperta del bosone di Higgs.
per la scoperta del bosone di Higgs.
06:10
Better than that,
my theorist colleagues --
my theorist colleagues --
118
358761
3128
Ancora meglio,
i miei colleghi teorici -
i miei colleghi teorici -
06:14
I love my theorist colleagues --
119
362548
2317
amo i miei colleghi teorici...
i miei colleghi teorici ci hanno scritto
500 articoli su questa piccola gobba.
500 articoli su questa piccola gobba.
06:16
my theorist colleagues wrote
500 papers about this little bump.
500 papers about this little bump.
120
364889
3612
06:20
(Laughter)
121
368525
1455
(Risate)
06:22
The world of particle physics
had been flipped on its head.
had been flipped on its head.
122
370574
3966
Il mondo della fisica delle particelle
era andato a gambe all'aria.
era andato a gambe all'aria.
06:27
But what was it about this particular bump
123
375745
4242
Ma cosa c'era in questa piccola gobba
06:32
that caused thousands of physicists
to collectively lose their cool?
to collectively lose their cool?
124
380011
4090
che ha spinto migliaia di fisici
a diventare euforici?
a diventare euforici?
Questa piccola gobba era unica.
06:37
This little bump was unique.
125
385596
1436
Questa piccola curva indicava
06:40
This little bump indicated
126
388198
1369
che stavamo assistendo a un numero
inaspettatamente ampio di collisioni
inaspettatamente ampio di collisioni
06:41
that we were seeing an unexpectedly
large number of collisions
large number of collisions
127
389591
3022
06:44
whose debris consisted
of only two photons,
of only two photons,
128
392637
3331
i cui detriti consistevano
in solo due fotoni,
in solo due fotoni,
06:47
two particles of light.
129
395992
1244
due particelle di luce.
06:49
And that's rare.
130
397260
1237
E questo è raro.
Le collisioni tra particelle non sono
come le collisioni tra automobili.
come le collisioni tra automobili.
06:51
Particle collisions are not
like automobile collisions.
like automobile collisions.
131
399069
2620
06:53
They have different rules.
132
401713
1519
Hanno regole diverse.
Quando due particelle collidono
quasi alla velocità della luce
quasi alla velocità della luce
06:55
When two particles collide
at almost the speed of light,
at almost the speed of light,
133
403256
2650
entra in gioco il mondo
dei quanti.
dei quanti.
06:57
the quantum world takes over.
134
405930
1421
06:59
And in the quantum world,
135
407375
1260
E nel mondo dei quanti,
07:00
these two particles
can briefly create a new particle
can briefly create a new particle
136
408659
3193
queste due particelle possono
creare per poco una nuova particella
creare per poco una nuova particella
07:03
that lives for a tiny fraction of a second
137
411876
2780
che prende vita per una piccola
frazione di secondo
frazione di secondo
prima di dividersi in altre particelle
che colpiscono i nostri sensori.
che colpiscono i nostri sensori.
07:06
before splitting into other particles
that hit our detector.
that hit our detector.
138
414680
2881
07:09
Imagine a car collision
where the two cars vanish upon impact,
where the two cars vanish upon impact,
139
417585
3405
Immaginate un incidente tra auto in cui
le due auto scompaiono dopo l'impatto
le due auto scompaiono dopo l'impatto
07:13
a bicycle appears in their place --
140
421014
2269
e al loro posto compare una bici...
07:15
(Laughter)
141
423307
1071
(Risate)
07:16
And then that bicycle explodes
into two skateboards,
into two skateboards,
142
424402
2461
E poi la bici esplode in due skateboard,
che colpiscono il nostro sensore.
07:18
which hit our detector.
143
426887
1181
07:20
(Laughter)
144
428092
1379
(Risate)
07:21
Hopefully, not literally.
145
429495
1953
Si spera, non letteralmente.
07:23
They're very expensive.
146
431472
1342
Sono molto costosi.
07:26
Events where only two photons
hit out detector are very rare.
hit out detector are very rare.
147
434191
3748
Eventi in cui due soli fotoni
colpiscono il sensore sono rari.
colpiscono il sensore sono rari.
07:29
And because of the special
quantum properties of photons,
quantum properties of photons,
148
437963
3722
E a causa delle speciali proprietà
quantiche dei fotoni,
quantiche dei fotoni,
07:33
there's a very small number
of possible new particles --
of possible new particles --
149
441709
3788
c'è un numero davvero piccolo
di nuove possibili particelle
di nuove possibili particelle
07:37
these mythical bicycles --
150
445521
1497
queste mitiche biciclette
07:39
that can give birth to only two photons.
151
447042
2243
che possono dar vita a due soli fotoni.
07:41
But one of these options is huge,
152
449812
2836
Ma una di queste opzioni è enorme,
07:44
and it has to do with
that long-standing question
that long-standing question
153
452672
2836
e ha a che vedere
con quella vecchia domanda
con quella vecchia domanda
07:47
that bothered me as a tiny little kid,
154
455532
2522
che non mi dava pace da bambino,
07:50
about gravity.
155
458078
1360
riguardo la gravità.
07:53
Gravity may seem super strong to you,
156
461946
2672
La gravità può sembrarvi molto forte,
07:56
but it's actually crazily weak
compared to the other forces of nature.
compared to the other forces of nature.
157
464642
4100
ma in realtà è incredibilmente debole
paragonata ad altre forze della natura.
paragonata ad altre forze della natura.
08:00
I can briefly beat gravity when I jump,
158
468766
2631
Posso brevemente contrastare la gravità
quando salto,
quando salto,
08:04
but I can't pick a proton out of my hand.
159
472390
2843
ma non posso rimuovere
un protone dalla mia mano.
un protone dalla mia mano.
08:08
The strength of gravity compared
to the other forces of nature?
to the other forces of nature?
160
476463
3216
La forza della gravità paragonata
alle altre forze della natura?
alle altre forze della natura?
08:12
It's 10 to the minus 39.
161
480480
2190
È di 10 alla meno 39.
08:14
That's a decimal with 39 zeros after it.
162
482694
2537
È un decimale con 39 zeri.
08:17
Worse than that,
163
485255
1157
Peggio ancora,
08:18
all of the other known forces of nature
are perfectly described
are perfectly described
164
486436
3027
tutte le altre forze della natura
sono perfettamente descritte
sono perfettamente descritte
in quello che chiamiamo
il Modello Standard,
il Modello Standard,
08:21
by this thing we call the Standard Model,
165
489487
2037
che è attualmente la nostra migliore
spiegazione della natura su piccola scala
spiegazione della natura su piccola scala
08:23
which is our current best description
of nature at its smallest scales,
of nature at its smallest scales,
166
491548
3435
08:27
and quite frankly,
167
495007
1156
e francamente,
08:28
one of the most successful
achievements of humankind --
achievements of humankind --
168
496187
4177
una delle maggiori conquiste dell'umanità,
08:32
except for gravity, which is absent
from the Standard Model.
from the Standard Model.
169
500388
4012
eccetto la gravità,
che è assente dal Modello Standard.
che è assente dal Modello Standard.
08:36
It's crazy.
170
504424
1150
È una follia.
È quasi come se la maggior parte
della gravità fosse andata perduta.
della gravità fosse andata perduta.
08:38
It's almost as though most
of gravity has gone missing.
of gravity has gone missing.
171
506046
3100
08:42
We feel a little bit of it,
172
510394
1667
Ne avvertiamo un po',
08:44
but where's the rest of it?
173
512085
1676
ma dov'è il resto di essa?
08:45
No one knows.
174
513785
1282
Nessuno lo sa.
08:48
But one theoretical explanation
proposes a wild solution.
proposes a wild solution.
175
516003
4403
Ma una spiegazione teorica
propone una soluzione pazzesca.
propone una soluzione pazzesca.
08:54
You and I --
176
522120
1339
Io e voi,
08:55
even you in the back --
177
523483
1578
sì anche voi lì in fondo,
08:57
we live in three dimensions of space.
178
525085
2145
viviamo in tre dimensioni di spazio.
08:59
I hope that's a
non-controversial statement.
non-controversial statement.
179
527254
2557
Credo che siamo tutti d'accordo.
09:01
(Laughter)
180
529835
1829
(Risate)
09:03
All of the known particles also live
in three dimensions of space.
in three dimensions of space.
181
531688
3438
Anche le particelle note vivono
in tre dimensioni dello spazio.
in tre dimensioni dello spazio.
09:07
In fact, a particle is just another name
182
535150
2190
Infatti, particella è solo un altro nome
09:09
for an excitation
in a three-dimensional field;
in a three-dimensional field;
183
537364
3009
per indicare un'eccitazione
in un campo tridimensionale;
in un campo tridimensionale;
09:12
a localized wobbling in space.
184
540397
1920
un tremolio localizzato nello spazio.
Ancora più importante, tutta la matematica
che usiamo per descrivere queste cose
che usiamo per descrivere queste cose
09:15
More importantly, all the math
that we use to describe all this stuff
that we use to describe all this stuff
185
543288
3529
09:18
assumes that there are only
three dimensions of space.
three dimensions of space.
186
546841
3073
assume che esistano solo
tre dimensioni di spazio.
tre dimensioni di spazio.
09:21
But math is math, and we can play
around with our math however we want.
around with our math however we want.
187
549938
3381
Ma la matematica è matematica,
e ci possiamo giocare quanto vogliamo.
e ci possiamo giocare quanto vogliamo.
09:25
And people have been playing around
with extra dimensions of space
with extra dimensions of space
188
553343
3166
Abbiamo giocato con dimensioni
extra di spazio
extra di spazio
per un lungo periodo di tempo,
09:28
for a very long time,
189
556533
1155
ma è sempre stato
un concetto matematico astratto.
un concetto matematico astratto.
09:29
but it's always been an abstract
mathematical concept.
mathematical concept.
190
557712
2585
09:32
I mean, just look around you --
you at the back, look around --
you at the back, look around --
191
560321
3172
Dico, guardatevi intorno --
voi la dietro, guardatevi in giro...
voi la dietro, guardatevi in giro...
09:35
there's clearly only
three dimensions of space.
three dimensions of space.
192
563517
2281
chiaramente ci sono solo
tre dimensioni di spazio.
tre dimensioni di spazio.
09:38
But what if that's not true?
193
566954
1559
E se non fosse vero?
09:42
What if the missing gravity is leaking
into an extra-spatial dimension
into an extra-spatial dimension
194
570109
6255
E se la gravità mancante stesse trapelando
in una dimensione extra-spaziale
in una dimensione extra-spaziale
09:48
that's invisible to you and I?
195
576388
1956
invisibile per me e per voi?
09:51
What if gravity is just as strong
as the other forces
as the other forces
196
579355
3094
E se la gravità fosse forte
tanto quanto le altre forze
tanto quanto le altre forze
09:54
if you were to view it in this
extra-spatial dimension,
extra-spatial dimension,
197
582473
3141
se si potesse vedere
in questa dimensione extra-spaziale
in questa dimensione extra-spaziale
e ciò che esperiamo noi
fosse solo una piccola fetta di gravità
fosse solo una piccola fetta di gravità
09:57
and what you and I experience
is a tiny slice of gravity
is a tiny slice of gravity
198
585638
2900
10:00
make it seem very weak?
199
588562
1897
che la fa sembrare debole?
Se questo fosse vero,
10:04
If this were true,
200
592158
1175
dovremmo espandere il nostro
Modello Standard delle particelle
Modello Standard delle particelle
10:05
we would have to expand
our Standard Model of particles
our Standard Model of particles
201
593357
2748
10:08
to include an extra particle,
a hyperdimensional particle of gravity,
a hyperdimensional particle of gravity,
202
596129
4086
per includere una extra-particella,
una particella iperdimensionale di gravità
una particella iperdimensionale di gravità
10:12
a special graviton that lives
in extra-spatial dimensions.
in extra-spatial dimensions.
203
600239
2995
un gravitone speciale che vive
in dimensioni extra-spaziali.
in dimensioni extra-spaziali.
Vedo la sguardo
sulle vostre facce.
sulle vostre facce.
10:15
I see the looks on your faces.
204
603258
1465
10:16
You should be asking me the question,
205
604747
1819
Dovreste pormi la domanda:
10:18
"How in the world are we going to test
this crazy, science fiction idea,
this crazy, science fiction idea,
206
606590
3644
"Come diavolo potremmo testare
questa folle, fantascientifica idea,
questa folle, fantascientifica idea,
10:22
stuck as we are in three dimensions?"
207
610258
2491
bloccati come siamo nelle tre dimensioni?"
Nel modo in cui facciamo sempre,
10:24
The way we always do,
208
612773
1282
10:26
by slamming together two protons --
209
614079
2139
sbattendo insieme due protoni...
10:28
(Laughter)
210
616242
1152
(Risate)
10:29
Hard enough that
the collision reverberates
the collision reverberates
211
617418
2564
così forte che la loro collisione
riverberi
riverberi
10:32
into any extra-spatial dimensions
that might be there,
that might be there,
212
620006
2691
in una dimensione extra-spaziale
che potrebbe essere lì,
che potrebbe essere lì,
creando momentaneamente
questo gravitone iperdimensionale
questo gravitone iperdimensionale
10:34
momentarily creating
this hyperdimensional graviton
this hyperdimensional graviton
213
622721
2599
10:37
that then snaps back
into the three dimensions of the LHC
into the three dimensions of the LHC
214
625344
4380
che poi si spezza nelle tre dimensioni
dell'LHC
dell'LHC
10:41
and spits off two photons,
215
629748
1822
e sputa fuori due fotoni,
10:44
two particles of light.
216
632278
1338
due particelle di luce.
10:47
And this hypothetical,
extra-dimensional graviton
extra-dimensional graviton
217
635417
2910
E questo ipotetico
gravitone extra-dimensionale
gravitone extra-dimensionale
10:50
is one of the only possible,
hypothetical new particles
hypothetical new particles
218
638351
3707
è una delle possibili,
ipotetiche nuove particelle
ipotetiche nuove particelle
a possedere le speciali
proprietà quantistiche
proprietà quantistiche
10:54
that has the special quantum properties
219
642082
2135
10:56
that could give birth to our little,
two-photon bump.
two-photon bump.
220
644241
4236
che potrebbero dar vita alla nostra
piccola gobba di due fotoni.
piccola gobba di due fotoni.
11:02
So, the possibility of explaining
the mysteries of gravity
the mysteries of gravity
221
650000
5820
Quindi, la possibilità di spiegare
i misteri della gravità
i misteri della gravità
11:07
and of discovering extra
dimensions of space --
dimensions of space --
222
655844
3498
e di scoprire ulteriori
dimensioni di spazio...
dimensioni di spazio...
11:11
perhaps now you get a sense
223
659366
1592
Forse ora avete un'idea
11:12
as to why thousands of physics geeks
collectively lost their cool
collectively lost their cool
224
660982
4124
del perché migliaia di nerd della fisica
hanno collettivamente perso la calma
hanno collettivamente perso la calma
per la nostra
piccola gobba di due fotoni.
piccola gobba di due fotoni.
11:17
over our little, two-photon bump.
225
665130
1882
11:19
A discovery of this type
would rewrite the textbooks.
would rewrite the textbooks.
226
667036
2900
Una scoperta di questo tipo
riscriverebbe i libri di testo.
riscriverebbe i libri di testo.
Ma ricordate,
11:22
But remember,
227
670739
1152
il messaggio di noi sperimentatori
11:23
the message from us experimentalists
228
671915
1724
che realmente stavamo facendo
questo lavoro allora,
questo lavoro allora,
11:25
that actually were doing
this work at the time,
this work at the time,
229
673663
2239
era molto chiaro:
11:27
was very clear:
230
675926
1154
abbiamo bisogno di più dati.
11:29
we need more data.
231
677104
1174
11:30
With more data,
232
678302
1519
Con più dati,
11:31
the little bump will either turn into
a nice, crisp Nobel Prize --
a nice, crisp Nobel Prize --
233
679845
4024
quella piccola gobba potrebbe trasformarsi
in un bel Premio Nobel croccante...
in un bel Premio Nobel croccante...
11:35
(Laughter)
234
683893
1760
(Risate)
Oppure i dati in più potrebbero riempire
lo spazio intorno alla gobba
lo spazio intorno alla gobba
11:37
Or the extra data will fill in
the space around the bump
the space around the bump
235
685677
2964
11:40
and turn it into a nice, smooth line.
236
688665
1866
e trasformarla
in una bella linea regolare.
in una bella linea regolare.
Quindi raccogliemmo più dati
11:43
So we took more data,
237
691515
1218
e con una mole cinque volte superiore
di dati, svariati mesi dopo,
di dati, svariati mesi dopo,
11:44
and with five times the data,
several months later,
several months later,
238
692757
2577
11:47
our little bump
239
695358
1690
la nostra piccola gobba
11:49
turned into a smooth line.
240
697072
2348
si trasformò in una linea dritta.
11:55
The news reported on a "huge
disappointment," on "faded hopes,"
disappointment," on "faded hopes,"
241
703217
3484
I notiziari riportarono di
"un'enorme delusione", "speranze svanite"
"un'enorme delusione", "speranze svanite"
11:58
and on particle physicists "being sad."
242
706725
2510
e di "tristi" fisici delle particelle.
12:01
Given the tone of the coverage,
243
709259
1811
Dal tono di quella copertura mediatica
12:03
you'd think that we had decided
to shut down the LHC and go home.
to shut down the LHC and go home.
244
711094
3488
potreste pensare che avessimo deciso
di spegnere l'LHC e andare a casa.
di spegnere l'LHC e andare a casa.
12:06
(Laughter)
245
714606
1150
(Risate)
Ma non è quello che abbiamo fatto.
12:08
But that's not what we did.
246
716628
1603
12:13
But why not?
247
721057
2014
Ma perché no?
Cioè, se non ho scoperto
una particella (e non l'ho scoperta)
una particella (e non l'ho scoperta)
12:16
I mean, if I didn't discover
a particle -- and I didn't --
a particle -- and I didn't --
248
724475
2845
se non ho scoperto una particella,
perché sono qui che vi parlo?
perché sono qui che vi parlo?
12:20
if I didn't discover a particle,
why am I here talking to you?
why am I here talking to you?
249
728209
3029
Perché non ho abbassato
lo sguardo per la vergogna
lo sguardo per la vergogna
12:23
Why didn't I just hang my head in shame
250
731262
2437
12:25
and go home?
251
733723
1224
e non sono tornato a casa?
12:31
Particle physicists are explorers.
252
739169
3351
I fisici delle particelle
sono degli esploratori.
sono degli esploratori.
12:35
And very much of what we do
is cartography.
is cartography.
253
743421
2952
E buona parte di ciò che facciamo
è cartografia.
è cartografia.
12:39
Let me put it this way: forget
about the LHC for a second.
about the LHC for a second.
254
747468
2852
Diciamo così: dimenticatevi
dell'LHC per un secondo.
dell'LHC per un secondo.
12:42
Imagine you are a space explorer
arriving at a distant planet,
arriving at a distant planet,
255
750344
3382
Immaginate di essere un astronauta
che arriva su un pianeta lontano
che arriva su un pianeta lontano
12:45
searching for aliens.
256
753750
1325
in cerca di alieni.
12:47
What is your first task?
257
755099
1522
Qual è il vostro primo compito?
12:49
To immediately orbit the planet,
land, take a quick look around
land, take a quick look around
258
757931
3076
Entrare nell'orbita del pianeta,
atterrare, dare un'occhiata
atterrare, dare un'occhiata
12:53
for any big, obvious signs of life,
259
761031
1886
in cerca di grandi, ovvi segni di vita,
12:54
and report back to home base.
260
762941
1819
e riferire alla base.
12:56
That's the stage we're at now.
261
764784
1624
Questa è la fase
in cui ci troviamo ora.
in cui ci troviamo ora.
Abbiamo dato una prima occhiata
all'LHC
all'LHC
12:59
We took a first look at the LHC
262
767269
1487
alla ricerca di nuove, grandi,
evidenti particelle,
evidenti particelle,
13:00
for any new, big,
obvious-to-spot particles,
obvious-to-spot particles,
263
768780
2284
13:03
and we can report that there are none.
264
771088
1950
e possiamo riferire che non ce ne sono.
Abbiamo visto una strana gobba aliena
su una montagna distante,
su una montagna distante,
13:05
We saw a weird-looking alien bump
on a distant mountain,
on a distant mountain,
265
773631
2673
13:08
but once we got closer,
we saw it was a rock.
we saw it was a rock.
266
776328
2170
ma, avvicinandoci, abbiamo visto
che era una roccia.
che era una roccia.
Ma a quel punto cosa facciamo?
Ci arrendiamo e voliamo via?
Ci arrendiamo e voliamo via?
13:10
But then what do we do?
Do we just give up and fly away?
Do we just give up and fly away?
267
778816
2640
13:13
Absolutely not;
268
781480
1287
Assolutamente no;
13:14
we would be terrible scientists if we did.
269
782791
2305
saremmo scienziati terribili
se facessimo così.
se facessimo così.
13:17
No, we spend the next couple
of decades exploring,
of decades exploring,
270
785120
3613
No, passeremo i prossimi 20 anni
esplorando,
esplorando,
13:20
mapping out the territory,
271
788757
1480
mappando il territorio,
scandagliando la sabbia
con uno strumento di precisione,
con uno strumento di precisione,
13:22
sifting through the sand
with a fine instrument,
with a fine instrument,
272
790261
2365
13:24
peeking under every stone,
273
792650
1458
sbirciando sotto ogni roccia,
13:26
drilling under the surface.
274
794132
1554
trapanando sotto la superficie.
13:28
New particles can either
show up immediately
show up immediately
275
796106
2593
Nuove particelle potrebbero
mostrarsi immediatamente
mostrarsi immediatamente
13:30
as big, obvious-to-spot bumps,
276
798723
2133
come gobbe grandi ed evidenti,
13:32
or they can only reveal themselves
after years of data taking.
after years of data taking.
277
800880
3941
oppure potrebbero rivelarsi
dopo anni di raccolta dati.
dopo anni di raccolta dati.
13:38
Humanity has just begun its exploration
at the LHC at this big high energy,
at the LHC at this big high energy,
278
806103
4410
L'umanità ha appena cominciato a esplorare
con l'LHC e questa enorme energia,
con l'LHC e questa enorme energia,
13:42
and we have much searching to do.
279
810537
1791
e abbiamo molte ricerche da fare.
13:44
But what if, even after 10 or 20 years,
we still find no new particles?
we still find no new particles?
280
812352
5825
E se, dopo 10 o 20 anni, non avessimo
ancora trovato nuove particelle?
ancora trovato nuove particelle?
Costruiremo una macchina più grande.
13:51
We build a bigger machine.
281
819053
1695
13:52
(Laughter)
282
820772
1574
(Risate)
13:54
We search at higher energies.
283
822370
1690
Cercheremo a un'energia maggiore.
Cercheremo a un'energia maggiore.
13:56
We search at higher energies.
284
824476
1570
13:58
Planning is already underway
for a 100-kilometer tunnel
for a 100-kilometer tunnel
285
826946
3053
È già in programma un tunnel
di 100 chilometri
di 100 chilometri
che farà collidere le particelle
a un'energia 10 volte superiore dell'LHC.
a un'energia 10 volte superiore dell'LHC.
14:02
that will collide particles
at 10 times the energy of the LHC.
at 10 times the energy of the LHC.
286
830612
2976
Non siamo noi a decidere dove la natura
piazza le nuove particelle.
piazza le nuove particelle.
14:05
We don't decide where
nature places new particles.
nature places new particles.
287
833612
2337
14:08
We only decide to keep exploring.
288
836366
1646
Possiamo solo decidere
di continuare a esplorare.
di continuare a esplorare.
14:10
But what if, even after
a 100-kilometer tunnel
a 100-kilometer tunnel
289
838036
2558
E se, anche dopo un tunnel
di 100 chilometri,
di 100 chilometri,
14:12
or a 500-kilometer tunnel
290
840618
1860
o 500 chilometri,
14:14
or a 10,000-kilometer
collider floating in space
collider floating in space
291
842502
2841
o un collisore di 10 000 chilometri
che fluttua nello spazio
che fluttua nello spazio
14:17
between the Earth and the Moon,
292
845367
1578
tra la Terra e la Luna,
14:18
we still find no new particles?
293
846969
3062
non trovassimo ancora segno
di nuove particelle?
di nuove particelle?
Forse stiamo sbagliando qualcosa
nella fisica delle particelle.
nella fisica delle particelle.
14:23
Then perhaps we're doing
particle physics wrong.
particle physics wrong.
294
851597
2694
14:26
(Laughter)
295
854315
1791
(Risate)
14:28
Perhaps we need to rethink things.
296
856130
1957
Forse dobbiamo
ripensare tutto.
ripensare tutto.
14:31
Maybe we need more resources,
technology, expertise
technology, expertise
297
859127
3262
Forse necessitiamo di più risorse,
tecnologia, expertise
tecnologia, expertise
14:34
than what we currently have.
298
862413
1508
di ciò che abbiamo attualmente.
Usiamo già l'intelligenza artificiale
e tecniche di machine learning
e tecniche di machine learning
14:36
We already use artificial intelligence
and machine learning techniques
and machine learning techniques
299
864610
3341
in parte dell'LHC,
14:39
in parts of the LHC,
300
867975
1153
ma immaginate di elaborare
un esperimento di fisica delle particelle
un esperimento di fisica delle particelle
14:41
but imagine designing
a particle physics experiment
a particle physics experiment
301
869152
2406
14:43
using such sophisticated algorithms
302
871582
1669
usando algoritmi così sofisticati
14:45
that it could teach itself to discover
a hyperdimensional graviton.
a hyperdimensional graviton.
303
873275
3168
che impari da solo come scoprire
un gravitone iperdimensionale.
un gravitone iperdimensionale.
14:48
But what if?
304
876467
1157
Ma se...?
14:49
What if the ultimate question:
305
877648
1445
L'ultimo se:
E se neanche l'intelligenza artificiale
potesse aiutarci con i nostri quesiti?
potesse aiutarci con i nostri quesiti?
14:51
What if even artificial intelligence
can't help us answer our questions?
can't help us answer our questions?
306
879117
3473
E se queste domande aperte
da secoli
da secoli
14:54
What if these open questions,
for centuries,
for centuries,
307
882614
2111
fossero destinate a non ricevere risposta
nel prossimo futuro?
nel prossimo futuro?
14:56
are destined to be unanswered
for the foreseeable future?
for the foreseeable future?
308
884749
2669
14:59
What if the stuff that's bothered me
since I was a little kid
since I was a little kid
309
887442
2929
E se ciò che mi ossessiona
fin da bambino
fin da bambino
15:02
is destined to be unanswered
in my lifetime?
in my lifetime?
310
890395
2523
non ricevesse risposta
in tutta la mia vita?
in tutta la mia vita?
15:06
Then that ...
311
894395
1156
Beh questo...
15:08
will be even more fascinating.
312
896282
2094
Sarebbe ancora più affascinante.
15:12
We will be forced to think
in completely new ways.
in completely new ways.
313
900144
3225
Saremmo costretti a pensare
in modi completamente diversi.
in modi completamente diversi.
Dovremmo ridiscutere
le nostre premesse,
le nostre premesse,
15:16
We'll have to go back to our assumptions,
314
904361
2058
e determinare se ci sia stato
un errore da qualche parte.
un errore da qualche parte.
15:18
and determine if there was
a flaw somewhere.
a flaw somewhere.
315
906443
2339
E dovremmo incoraggiare più persone
a unirsi a noi nello studio della scienza
a unirsi a noi nello studio della scienza
15:21
And we'll need to encourage more people
to join us in studying science
to join us in studying science
316
909401
3395
perché serve un nuovo punto di vista
su questi problemi vecchi di cent'anni.
su questi problemi vecchi di cent'anni.
15:24
since we need fresh eyes
on these century-old problems.
on these century-old problems.
317
912820
3062
15:27
I don't have the answers,
and I'm still searching for them.
and I'm still searching for them.
318
915906
3134
Non ho risposte,
e le sto ancora cercando.
e le sto ancora cercando.
Ma qualcuno, magari qualcuno
che è a scuola adesso,
che è a scuola adesso,
15:31
But someone -- maybe
she's in school right now,
she's in school right now,
319
919064
2329
15:33
maybe she's not even born yet --
320
921417
1684
magari non è neanche ancora nato,
alla fine potrebbe guidarci a vedere
la fisica in un modo completamente diverso
la fisica in un modo completamente diverso
15:35
could eventually guide us to see physics
in a completely new way,
in a completely new way,
321
923783
3133
15:38
and to point out that perhaps
we're just asking the wrong questions.
we're just asking the wrong questions.
322
926940
4268
e a far notare che forse ci stiamo solo
ponendo le domande sbagliate.
ponendo le domande sbagliate.
15:44
Which would not be the end of physics,
323
932112
2410
Che non sarebbe la fine della fisica,
15:46
but a novel beginning.
324
934546
1406
ma un nuovo inizio.
15:49
Thank you.
325
937204
1150
Grazie.
15:50
(Applause)
326
938378
2541
(Applausi)
ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicistJames Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider.
Why you should listen
As part of the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider, one of the teams that discovered the Higgs boson in 2012, James Beacham is on the hunt for evidence of new particles -- dark photons, gravitons, dark matter and exotic Higgs bosons among them.
Previously, Beacham was part of a small team of researchers who, in 2009, searched for the Higgs boson in an unlikely place: data taken by the ALEPH experiment at CERN's Large Electron-Positron collider, nine years after it had stopped running. He has also worked with the APEX collaboration, a groundbreaking search for dark photons using existing particle physics facilities designed for very different purposes.
Beacham completed his PhD at New York University in 2014 and is currently a post-doctoral researcher with the ATLAS experiment group of the Ohio State University. He has been a guest on NPR's "Science Friday," participated in documentaries on the BBC and the Discovery Channel and talked particle physics with the New York Times and WIRED.
In addition to his ongoing research, Beacham is dedicated to making particle physics accessible to all. He has communicated science to the public with Symmetry Magazine, US/LHC, the Science Museum in London, the Institute of Physics, the World Science Fair and on the Web.
In 2015, Beacham organized Ex/Noise/CERN, a project colliding particle physics with experimental music to celebrate the LHC’s switch on to 13 trillion electron volts.
James Beacham | Speaker | TED.com