[A] Dall'Agorà di ClubDante

Pietro Greco
Italia

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Al Cern di Ginevra

Scoperto il bosone di Higgs, o di come riempire lo zoo delle particelle


04/07/2012

 

 

L'hanno scoperta, finalmente, l’inafferrabile particella. Stiamo parlando, naturalmente, del “bosone di Higgs”, infelicemente nota al grande pubblico come “la particella di Dio”, perché così ribattezzata da un grande fisico, Leo Lederman, a maggior gloria di una sua impresa editoriale.
L’annuncio è stato dato questa mattina al CERN di Ginevra da Fabiola Gianotti, leader dell’esperimento ATLAS (“A Toroidal LHC ApparatuS”, sigla con cui si indica uno dei sei rivelatori dell'acceleratore di particelle di Ginevra) , e da Joe Incandela, leader dell’esperimento CMS (“Compact Muon Solenoid”, ovvero un altro dei sei rivelatori di particelle). Ha una massa di circa 125 GeV e si comporta come un bosone. È pressoché certo che sia il “bosone di Higgs”, come peraltro testimoniano le lacrime che hanno rigato il volto di Peter Higgs, il fisico scozzese che prima e forse più di ogni altro ha immaginato l’esistenza ben 48 anni fa.
Il bosone non è certamente “la particella di Dio”. E non perché – come sosteneva l’altezzoso Pierre-Simon marchese di Laplace riferendo a un compiaciuto Napoleone – in fisica non c’è bisogno di questa entità (intendiamo l’entità Dio, non l’entità particella). Ma perché il bosone non è più fondamentale di altri corpuscoli elementari – come gli elettroni o i quark – se non fosse che è stata l’ultima bestia dello zoo delle particelle a essere catturata. Con la sua rilevazione – anzi, con la sua scoperta – lo zoo è ora completo e la gran parte dei giochi nel Modello Standard delle Alte Energie tornano.
Scoperta è, invece, una parola tecnicamente fondata. Quando i fisici vanno a caccia di novità non sempre hanno la possibilità di rilevare direttamente e sicuramente quanto cercano. Spesso si imbatto solo in indizi, in messaggi di seconda mano. In questo caso non raggiungono alcuna certezza. Ma solo una probabilità più o meno alta, misurata attraverso un parametro statistico chiamato sigma. Per essere considerata una “scoperta” inoppugnabile, occorre che la probabilità superi 5 volte sigma. A dicembre 2011, in base ai dati elaborati, i fisici del CERN avevano individuato una particella con una massa di circa 125 GeV con una probabilità non superiore ai 3 sigma. La misura non era considerata sufficientemente fondata. Hanno avuto bisogno di più tempo e di più dati. Ma ce l’hanno fatta. La probabilità che a 125 GeV ci sia un bosone è superiore ai 5 sigma e, dunque, si tratta – tecnicamente – di una “scoperta”.
Sì, ma perché tutto questo dovrebbe scaldare il nostro cuore? Beh, per un motivo molto semplice. Perché così abbiamo una teoria abbastanza solida in grado di spiegare (abbastanza) bene tutto quello che conosciamo a livello microscopico. Questa teoria si chiama Modello Standard delle Alte Energie. Ed è fondato su principi di simmetria. Il Modello spiega che nel mondo subnucleare esistono due tipi di particelle, i leptoni (elettroni e neutrini, gli esponenti principali) e gli adroni (i quark), e che di ciascun tipo ve ne sono tre famiglie.
Esistono, inoltre, quattro forze o interazioni fondamentali: elettromagnetica, debole, forte e gravitazionale. Ciascuna di queste forze è “trasportata” da altre particelle chiamate “bosoni” (per i palati fisici più raffinati diciamo che si tratta di “bosoni di gauge”).
Inoltre a certi livelli di energia queste forze, immaginano i fisici, sono unificate. Per cui quelle che agiscono nel nostro universo sono manifestazioni diverse di un’unica interazione. Per esempio, oltre una soglia di energia, l’interazione elettromagnetica e l’interazione debole sono un’unica forza, chiamata elettrodebole. Questa forza, sostiene Il Modello Standard, utilizza come particelle messaggere tre “bosoni intermedi”. Questi bosoni sono stati effettivamente scoperti proprio al CERN da Carlo Rubbia nel 1983.
Il Modello Standard funziona, dunque, malgrado abbia qualche lacuna. Tuttavia non spiega come e perché si “rompa la simmetria” e le diverse forze, sotto una soglia, si manifestano in maniera diversa. E non spiega perché molte particelle e, quindi, l’universo intero abbiano una massa.
È per questo che Peter Higgs nel 1964 ipotizzò un meccanismo, oggi noto come “meccanismo di Higgs”, di rottura della simmetria che prevede l’esistenza di un altro campo di forze, il “campo di Higgs”, con una sua particella messaggero, “il bosone di Higgs”.
Il Modello acquistò consistenza. Ma per quasi mezzo secolo del “bosone di Higgs” non si è vista traccia. Ora in fisica, come insegnava già Galileo, ogni ipotesi teorica, per quanto efficace sia, deve essere verificata empiricamente per essere ritenuta non un mero artificio matematico, ma “reale” e dunque davvero fondata.
In sintesi. In tutti questi 50 anni si è riempito quasi per intero lo zoo delle particelle con sei leptoni, sei quark, svariate particelle messaggero. Ma al novero delle particelle empiricamente rilevate mancava l’ultima, il “bosone di Higgs”. Ora è stata catturata e il Modello Standard può essere considerata una teoria solidissima.
Non mancano, tuttavia, i problemi. Primo tra tutti: conosciamo la realtà fisica solo del 4% dell’universo osservabile. La restante parte è formata da energia (73%) e materia (23%) di cui non conosciamo né la natura né l’origine. È, dunque, necessario andare “oltre il Modello Standard” per capire qualcosa di più del nostro universo.
Il che significa sviluppare teorie più generali. Trovare nuove particelle per provare la fondatezza delle teorie già esistenti.
Insomma, l’annuncio della scoperta del “bosone di Higgs” è una tappa importante di una lunga corsa che continua. E che, forse, non finirà mai.

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