Il designer Jan-Henrik Andersen, assieme a fisici delle particelle, ha sviluppato un linguaggio visivo che descrive le relazioni tra particelle elementari, sia conosciute che ipotetiche.
di Elizabeth Wade
The Quark Series, inchiostro digitale su carta, panelli di 44×44″. Riga in alto, da sinistra a destra: up, charm e quark top; riga in basso, da sinistra a destra: down, strange e quark bottom. Ogni quark è mostrato con spin sinistrorso e destrorso e in 3 colori e 3 anti-colori.
Pochi aspetti della natura sono più misteriosi del mondo quantistico. Le particelle che appaiono e scompaiono dal nulla, le interazioni governate dalla probabilità e l'incertezza intrinseca sono sufficienti a confondere anche lo scienziato più esperto. A rendere queste idee ancora più difficili da afferrare, è il fatto che nessuno può sperare di vedere una particella, infatti, le particelle possono persino non avere un “aspetto”. Per nulla scoraggiato, il designer industriale Jan-Henrik Andersen ha cercato di produrre una guida visiva che chiunque, dal fisico delle particelle agli studenti, possa usare per navigare nell'universo quantistico.
“L'idea era di trasformare le proprietà fisiche in proprietà visive”, spiega Andersen. Dopo aver lavorato con i fisici Gordon Kane e David Gerdes dell'Università del Michigan, Andersen ha scelto quattro regole che avrebbero governato la sua rappresentazione delle particelle:
1. Tutte le forme dovrebbero essere generate da un semplice elemento visivo.
2. Le particelle devono avere la stessa forma di base, ma riflettere differenze in massa, parità, funzione e comportamento.
3. Deve esserci coerenza logica tra le particelle secondo la categoria e il decadimento nel Modello Standard. Il modello deve essere aperto per possibili estensioni dovute alla supersimmetria, alla teoria delle stringhe, alle forze gravitazionali e alla particella/campo di Higgs.
4. Gli spin delle particelle e le velocità direzionali richiedono una qualità visiva multidirezionale.
Dopo lunga sperimentazione, Anderson ha deciso per una forma detta ellissoide superquadrica, creata manipolando l'equazione della curva di Lamé (vedi immagine sotto), da usare nella rappresentazione di tutte le particelle del Modello Standard.
La curva di Lamé, definita da (x/a)m+(y/b)m=1, 42×54″, usata come base per la rappresentazione delle particelle, modificata secondo specifici schemi per ognuna
Mentre la curva modificata di Lamé rappresenta il confine geometrico per tutte le particelle, ogni forma varia nella struttura di base. La legenda visiva di Andersen spiega che “il numero di geometrie centrali nei Fermioni (particelle della materia) è basato sulle generazioni di quark (prima, seconda e terza). La differenza in massa è indicata dal numero degli elementi geometrici e dall'attività visiva.” Per esempio, la prima generazione di quark up (vedi prima immagine in alto), è rappresentata da una singola curva nello spazio, mentre il quark charm è creato da due di queste curve unite, indicando l'identità charm come particella di seconda generazione. Il numero incrementato di componenti e “attività visiva” indica che i quark divengono più pesanti con l'incremento del loro numero di generazione. I quark nella stessa generazione, come il charm e lo strange, sono versioni positive e negative dello stesso spazio e le particelle con spin opposti sono rappresentate come immagini speculari di ognuna.
I colori sono basati su convenzioni della cromodinamica quantistica (la teoria della forza forte), i quark sono rossi, verdi e blu e i loro anti-colori sono rappresentati da ciano, magenta e giallo, rispettivamente. I leptoni, come elettroni e neutrini, sono senza colore, sia in ficia che nella rappresentazone di Andersen. Una volta finalizzato il design delle particelle del Modello Standard, Andersen ha continuato rappresentando gli schemi di decadimento e le interazioni tra particelle. Il suo Evento Topo Quark (in basso a sinistra) è basato su dati sperimentali del Fermilab. Quando applicato ai dati in questo modo, il lavoro di Andersen diviene particolarmente istruttivo: persino persono senza preparazione in fisica possono guardare l'evento e distinguere le varie particelle prodotte dalla collisione. “E' difficile per le persone immaginare queste distanze e velocità”, dice Andersen. “Però questo mondo così astratto è reale e il mio lavoro è visivamente tangibile”. Andersen ha usato anche il suo lavoro per creare una serie di sculture tridimensionali.
Sinistra: Top Quark Event, inchiostro su carta, 20×20″. L'immagine è basata su una collisione protone-antiprotone al Tevatron collider del Fermilab e il risultante decadimento. Destra: Higgs Field 3 (interazione con la terza generazione di fermioni), inchiostro su tela, 42×56″.
Infine, Andersen spera che la sua visualizzazione delle particelle fisiche, venga usata per propositi educativi. “La distanza tra il Fermilab e il tavolo da pranzo aumenta”, dice Andersen. “Voglio agevolare la comunicazione tra un più ampio pubblico e i fisici e rendere questa parte meravigliosa del nostro mondo, disponibile a livello concettuale ad un pubblico più ampio.”
Fotone, inchiostro su tela, 42×56″
Immagine n.2 in alto: Quark Up Supersimmetrico (Rosso senza spin), inchiostro su tela, 42×42″
Tradotto da Richard per Altrogiornale.org
Fonte: http://www.symmetrymagazine.org/article/october-2005/gallery-jan-henrik-andersen