What’s the smallest thing in the universe? - Jonathan Butterworth

Traduttore: Silvia Fornasiero Revisore: Sara Frasconi

If you were to take any everyday object, say a coffee cup, and break it in half,

Se si prendesse un oggetto comune, diciamo una tazza, la si dividesse in due,

then in half again, and keep carrying on, where would you end up?

poi ancora in due, e si continuasse così, dove si finirebbe?

Could you keep on going forever?

Si potrebbe andare avanti per sempre?

Or would you find a set of indivisible building blocks

O si troverebbe una serie di pezzi indivisibili

out of which everything is made?

con cui si compone qualsiasi cosa?

Physicists have found the latter- that matter is made of fundamental particles,

I fisici hanno scoperto proprio questo:

la materia è formata da particelle fondamentali,

the smallest things in the universe.

le cose più piccole dell'universo.

Particles interact with each other according to a theory called the “Standard Model”.

Le particelle interagiscono tra loro secondo una teoria detta Modello Standard.

The Standard Model is a remarkably elegant encapsulation

Il Modello Standard è una sintesi veramente elegante

of the strange quantum world of indivisible, infinitely small particles.

dello strano mondo quantistico

di particelle indivisibili infinitamente piccole.

It also covers the forces that govern how particles move,

Descrive anche le forze che governano il movimento delle particelle,

interact, and bind together to give shape to the world around us.

come interagiscono e si legano assieme per dar forma al mondo attorno a noi.

So how does it work?

Quindi, come funziona?

Zooming in on the fragments of the cup,

Zumando sui frammenti della tazza,

we see molecules, made of atoms bound up together.

si vedono le molecole, fatte di atomi legati assieme.

A molecule is the smallest unit of any chemical compound.

Una molecola è la più piccola unità di ogni composto chimico.

An atom is the smallest unit of any element in the periodic table.

Un atomo è la più piccola unità di ogni elemento della tavola periodica.

But the atom is not the smallest unit of matter.

Ma l'atomo non è la più piccola unità della materia.

Experiments found that each atom has a tiny, dense nucleus,

Si è scoperto che ogni atomo ha un minuscolo nucleo denso,

surrounded by a cloud of even tinier electrons.

circondato da una nuvola di elettroni ancora più piccoli.

Da quanto sappiamo, l'elettrone

The electron is, as far as we know,

one of the fundamental, indivisible building blocks of the universe.

è uno dei fondamentali mattoni indivisibili dell'universo.

It was the first Standard Model particle ever discovered.

È stata la prima particella del Modello Standard a essere scoperta.

Gli elettroni sono legati al nucleo di un atomo dall'elettromagnetismo.

Electrons are bound to an atom’s nucleus by electromagnetism.

They attract each other by exchanging particles called photons,

Si attraggono reciprocamente scambiandosi particelle chiamate fotoni,

which are quanta of light that carry the electromagnetic force,

che sono quanti di luce che trasportano forza elettromagnetica,

una delle forze fondamentali del Modello Standard.

one of the fundamental forces of the Standard Model.

The nucleus has more secrets to reveal, as it contains protons and neutrons.

Il nucleo ha altri segreti da rivelare poiché contiene protoni e neutroni.

Though once thought to be fundamental particles on their own, in 1968

Sebbene si pensasse fossero esse stesse particelle fondamentali,

nel 1968 i fisici scoprirono che i protoni e i neutroni

physicists found that protons and neutrons are actually made of quarks,

sono fatti di quark, che sono indivisibili.

which are indivisible.

A proton contains two “up” quarks and one “down” quark.

Un protone contiene due quark "su" e un quark "giù".

A neutron contains two down quarks and one up.

Un neutrone contiene due quark giù e un quark su.

The nucleus is held together by the strong force,

Il nucleo è tenuto insieme dalla forza nucleare forte,

another fundamental force of the Standard Model.

un'altra forza fondamentale del Modello Standard.

Just as photons carry the electromagnetic force,

Così come i fotoni trasportano la forza elettromagnetica,

particles called gluons carry the strong force.

le particelle chiamate gluoni trasportano la forza nucleare forte.

Electrons, together with up and down quarks,

Gli elettroni, con i quark su e giù,

seem to be all we need to build atoms and therefore describe normal matter.

sembra siano tutto ciò di cui abbiamo bisogno per costruire gli atomi

e quindi per descrivere la materia.

However, high energy experiments reveal that there are actually six quarks–

Comunque, esperimenti ad alta energia rivelano che ci sono sei quark,

down & up, strange & charm, and bottom & top

su e giù, incanto e strano, alto e basso,

- and they come in a wide range of masses.

che si presentano in una gamma di masse molto diverse.

The same was found for electrons,

Lo stesso vale per gli elettroni,

which have heavier siblings called the muon and the tau.

che hanno dei fratelli più pesanti chiamati muone e tauone.

Perché ci sono tre, e solo tre, diverse versioni

Why are there three (and only three) different versions

of each of these particles?

di ognuna di queste particelle?

This remains a mystery.

Questo rimane un mistero.

These heavy particles are only produced, for very brief moments,

Queste particelle pesanti sono prodotte solo per brevi momenti,

in high energy collisions, and are not seen in everyday life.

in impatti ad alta energia e non si verificano nella quotidianità.

This is because they decay very quickly into the lighter particles.

Questo accade perché decadono velocemente in particelle più leggere.

Such decays involve the exchange of force-carrying particles,

Il decadimento implica lo scambio di particelle che trasportano una carica,

called the W and Z, which – unlike the photon – have mass.

dette bosoni W e Z, che hanno una massa, al contrario dei fotoni.

They carry the weak force, the final force of the Standard Model.

Trasportano la forza debole, la forza finale del Modello Standard.

Questa stessa forza permette a protoni e neutroni

This same force allows protons and neutrons to transform into each other,

di trasformarsi gli uni negli altri,

a vital part of the fusion interactions that drive the Sun.

una parte essenziale delle reazioni di fusione che fanno funzionare il Sole.

To observe the W and Z directly,

Per osservare direttamente W e Z,

we needed the high energy collisions provided by particle accelerators.

c'è bisogno di collisioni ad alta energia ottenute dagli acceleratori di particelle.

There’s another kind of Standard Model particle, called neutrinos.

C'è un altro tipo di particella del Modello Standard, detta neutrino.

These only interact with other particles through the weak force.

Questo interagisce con le altre particelle solo attraverso la forza debole.

Trillions of neutrinos, many generated by the sun, fly through us every second.

Trilioni di neutrini, molti generati dal Sole, ci attraversano ogni secondo.

Measurements of weak interactions found that there are different kinds of neutrinos

I calcoli sulle interazioni deboli dicono che ci sono diversi tipi di neutrini

associated with the electron, muon, and tau.

associati a elettroni, muoni e tauoni.

All these particles also have antimatter versions,

Tutte queste particelle hanno anche versioni di antimateria,

che hanno carica opposta ma per il resto sono identiche.

which have the opposite charge but are otherwise identical.

Matter and antimatter particles are produced in pairs in high-energy collisions,

Le particelle di materia e antimateria sono prodotte a coppie

nelle collisioni ad alta energia, e si annichiliscono venendo in contatto.

and they annihilate each other when they meet.

The final particle of the Standard Model is the Higgs boson

L'ultima particella del Modello Standard è il bosone di Higgs,

– a quantum ripple in the background energy field of the universe.

una fluttuazione quantistica nel campo energetico dell'universo.

È attraverso l'interazione con il campo di Higgs

Interacting with this field is how all the fundamental matter particles acquire mass,

che viene conferita una massa alle particelle elementari,

according to the Standard Model.

secondo il Modello Standard.

The ATLAS Experiment on the Large Hadron Collider

Gli esperimenti ATLAS condotti con l'acceleratore LHC

is studying the Standard Model in-depth.

stanno studiando il Modello Standard in profondità.

By taking precise measurements of the particles and forces that make up the universe,

Facendo rilevazioni precise di particelle e forze che compongono l'universo,

ATLAS physicists can look for answers to mysteries

i fisici dell'ATLAS cercano le risposte a misteri

not explained by the Standard Model.

non ancora spiegati dal Modello Standard.

For example, how does gravity fit in?

Per esempio, come si concilia con la gravità?

What is the real relationship between force carriers and matter particles?

Qual è la vera relazione

tra le particelle-forza e le particelle-materia?

How can we describe “Dark Matter”,

Come si può descrivere la materia oscura,

which makes up most of the mass in the universe but remains unaccounted for?

che costituisce gran parte della massa nell'universo ma rimane senza spiegazione?

While the Standard Model provides a beautiful explanation for the world around us,

Mentre il Modello Standard ci dà una bella spiegazione del mondo attorno a noi,

there is still a universe’s worth of mysteries left to explore.

c'è un universo pieno di misteri ancora da esplorare.