El perquè de tot plegat o com la física de partícules et pot ajudar a entendre els misteris de l’Univers

La realitat que ens envolta és complexa, sorprenent, a vegades misteriosa. I si poguessim entendre-la tot relacionant els fenòmens macroscòpics, quotidians, i aparentment ben coneguts, amb els fenòmens microscòpics, de caràcter aleatori i probabilistic, per acabar comprenent que tot està connectat? La física de partícules ens permet endinsar-nos en aquesta connexió, per explorar el perquè de tot plegat tot utilitzant un mínim de formulació matemàtica. Vine a experimental els misteris del cosmos i deixa’t sorprendre per aquesta teoria fascinant.

La física moderna ens mostra una realitat fantàstica, a voltes inesperada i poc intuïtiva. Teoria i experiments han construït un model que ens permet explicar el que veiem des del més petit al més gran, des de l'origen dels temps fins al dia d'avui..., i el que vindrà. I ho fa d'una manera que mai deixa de sorprendre'ns pel seu caràcter probabilístic i aparentment aleatori.

En aquest projecte ens endinsem en la física de partícules per veure el que ens envolta amb ulls nous. Per entendre el més petit, cal comprendre el més gran, i per explicar el més gran, la dinàmica del més petit és essencial. Aquesta connexió profunda de les lleis de la natura, ens obre les portes a un món especulatiu i exhaustiu com mai havíem imaginat.

Abordarem la llum i els seus fenòmens quàntics, les partícules del model estàndard i el seu comportament probabilístic, l'espai i el temps, la massa i l'energia..., L'objectiu és poder explicar els fenòmens macroscòpics, aquells que observes al dia a dia, d'una manera completament nova. Però per fer-ho hem d'entrar a la realitat fantàstica que ens mostra la física de partícules.

En aquesta cerca del perquè de tot plegat, treballarem com ho fan els físics teòrics: fent models i posant-los a prova, debatent, contrastant, explorant. No ens centrarem en les matemàtiques sinó en els conceptes i la creativitat, sense límits. Farem servir materials mínims però amb el màxim rigor científic. Traurem suc a les intuïcions, i encara aprendrem més quan aquestes fallin.

El projecte s'estructura en 3 blocs temàtics que serveixen per abordar la física moderna: l'espai, el temps i l'energia. A cada bloc temàtic li dedicarem 3 dies d'activitats i estudi, on a cada dia ens centrarem en un aspecte concret del bloc.

Espai: En aquest bloc treballarem la llum i les seves propietats quàntiques (superposició, quantització) i relativistes. Farem servir experiments clàssics com l'interferòmetre de Michelson, l'experiment de la doble escletxa, i la radiació del cos negre i farem experiments mentals com els que va fer A. Einstein per entendre les propietats relativistes de la llum.

Temps: En aquest bloc treballarem la resta de partícules i una de les propietats més importants del món subatòmic: la natura probabilística dels fenòmens. Farem servir simulacions, dades d'experimentals, models conceptuals i detectors per apropar-nos al Model Estàndard de la física de partícules i les seves interaccions.

Energia: En aquest bloc treballarem les forces que regeixen la relació entre les partícules. Aquestes forces van més enllà de les que percebem cada dia i tenen implicacions profundes en els fenòmens microscòpics. Parlarem de massa i energia (Einstein de nou!) i de lleis de conservació que ens ajuden a predir què passarà. També de quan tot canvia i ens trobem amb fenòmens estranys com els forats negres, singularitats més enllà del que és quotidià i que justament ens permeten aprofundir en el perquè ontològic de la natura.

El projecte final dels estudiants consistirà a presentar 3 investigacions teòriques de la relació entre el macro i el micro en format de xerrada tal com ho fan els investigadors a les conferències. Les teves contribucions tindran format de xerrada convidada i participaran d'una taula rodona, les conclusions de la qual formaran part del teu projecte individual.

Projecte liderat per investigadors de l’Institut de Física d’Altes Energies (Espanya).