1. Le Simmetrie

picasso mirrorIl percorso “Simmetrie” introduce tre “simmetrie discrete” molto importanti nella fisica delle particelle. In fisica una simmetria è un’operazione che agisce su un determinato sistema o un fenomeno lasciando invariate le proprietà di quest’ultimo. Può essere associata ad un cambiamento del sistema di riferimento, come nel caso dell’inversione spaziale (P) e quella temporale (T), oppure a qualcosa di meno familiare come un’operazione di coniugazione di carica (C). In Natura le simmetrie P,T,C sono solo approssimativamente soddisfatte, tuttavia. La rarità di anti- materia nell’Universo è evidenza di questo. Ciononostante, crediamo che la loro combinazione (CPT) sia una simmetria esatta nel mondo delle interazioni fondamentali.

 

• autore Patrizia De Simone

scinzapertutti_cristallo_neveOsservando sperimentalmente le interazioni icona_glossario (elettromagnetiche, forti e deboli) che avvengono tra le particelle elementari, i fisici hanno osservato che le leggi del mondo sub-nucleare possono essere semplificate introducendo il concetto di simmetria. Esso è familiare in arte e in architettura, ma anche in natura spesso si osservano forme simmetriche come, ad esempio, le forme regolari di un fiocco di neve o la figura sferica del Sole.

Nel mondo macroscopico, però, osserviamo prevalentemente strutture asimmetriche. Un esempio classico è la struttura della molecola del DNA, che contiene il codice genetico degli esseri viventi. La molecola del DNA ha la forma di una scala che si attorciglia solo in senso antiorario  (levo-giro). In natura  sono molto rare molecole avvolte in senso orario (destro-giro). 

Già da molto tempo i fisici hanno imparato a riconoscere l'intima connessione esistente tra le simmetrie geometriche e il comportamento dinamico dei corpi materiali. Le leggi fondamentali della fisica riguardo la conservazione dell'impulso, del momento angolare e dell'energia di un sistema meccanico, presentano in modo semplice e sorprendente varie proprietà di simmetria geometrica (traslazione e rotazione) e temporale (se la scelta dell’origine temporale di un fenomeno fisico non ha impatto osservabile) del sistema stesso.

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Nelle due immagini sono mostrate due superfici di Dini , che prendono nome dal matematico italiano Ulisse Dini icona_quantibio, una avvolta in senso orario, l'altra in senso antiorario. Le due superfici si trasformano l'una nell'altra per riflessione in uno specchio. Come vedremo questa trasformazione è fondamentale per comprendere le leggi della fisica e le simmetrie che governano il mondo intorno a noi.

La comprensione delle leggi che regolano le interazioni tra le particelle sub-nucleari ha richiesto l'introduzione di un tipo di simmetrie molto particolari che impongono l'invarianza di un sistema per inversione spaziale, inversione temporale e coniugazione di carica.

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destrogiro levogiro

 

 

 

 

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