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Gubbio, Al Rotary di la “Particella di Dio”
Mercoledì 17 Ottobre 2012 15:37 |
Cronaca - Italia
Scritto da Giuseppe Nardelli |
(ASI) Ospite al Rotary Club di Gubbio lo studioso italiano Gianmario Bilei del Cern
che ha contribuito in modo determinante alla scoperta della particella subatomica denominata
“particella di Dio”.
Con l’incontro di Venerdì 19 ottobre prossimo si inaugura il primo appuntamento del progetto
ideato, realizzato e sponsorizzato dal Club Rotary di Gubbio intitolato “Acchiappa i giovani
talenti”. Il progetto si propone appunto di stimolare, individuare i giovani talenti del futuro, presenti
nel nostro comprensorio. Nella presente occasione, con lo scopo dunque di avvicinare i giovani alla
scienza e di permettere che qualcuno di essi scopra questa materia e vi si appassioni, Venerdì 19
ottobre 2012 alle ore 17:30, presso l’Aula Magna del Liceo Ginnasio Mazzatinti di Gubbio sarà
ospite del Rotary Club di Gubbio lo studioso italiano Gianmario Bilei per illustrare l’esperimento di
fisica delle particelle CMS che ha consentito di spiegare il comportamento di certe frazioni della
materia e dell’energia. Non è la prima volta che il Rotary di Gubbio, appartenente al distretto
rotariano 2090°, ospita scienziati ed esponenti della cultura a livello internazionale nell’ambito della
propria attività di service concretizzato anche attraverso la alta divulgazione culturale.
Ovviamente il Club eugubino non è il primo (dopo Perugia, Giulianova con Francesco Lo Sterzo,
Napoli con Fabiola Gianotti e Guido Tonelli, il tour romagnolo di Bologna, Forlì e Reggio Emilia)
ad ospitare ricercatori che hanno lavorato o visitato a fini di studio il CERN; ma di certo dimostra di
inserirsi in un contesto di divulgazione scientifica nazionale, molto attuale, scientificamente
accreditato e che ha riscontrato fortissimo interesse in tutta Italia.
Ma di che cosa si parlerà e cosa sarà spiegato? Presso il CERN di Ginevra infatti è stata fatta una
scoperta a lungo cercata, per la precisione da 48 anni, da quando il fisico britannico Peter Higgs
teorizzò l’esistenza di una particella molto particolare. Forse unica. Un nuovo bosone, a cui ha dato
il suo nome, con proprietà diverse da tutti quelli che esistevano. Si è detto di questa minuscola
particella che è la parte più importante della materia e che ha delle proprietà davvero eccezionali.
La scoperta è stata effettuata con l’impegno davvero straordinario di moltissimi fisici provenienti da
28 Paesi nel mondo tra cui alcuni italiani, vanto di una tradizione “fermiana” evidentemente
riconfermata. Si deve precisare che è stata trovata quindi una particella che si assomiglia molto a
quella che si cercava, perché è giunta proprio facendo degli esperimenti appositamente mirati per
l’identificazione del bosone. Si può dire quindi che i risultati ottenuti sono molto molto
incoraggianti e questa particella conferma le conoscenza attuali sulla materia e ne migliora la
comprensione. L'esperimento messo in atto al CERN di Ginevra, con la costruzione dell'LHC
(Large Hadron Collider), un acceleratore di particelle alloggiato in un tunnel circolare della
lunghezza di 27 Km, scavato a cento metri di profondità nei pressi di Ginevra (la più potente
macchina acceleratrice mai costruita finora) rappresenta l’esperimento più grande e costoso che
l’uomo abbia mai concepito. Ora non resta che attendere le considerazioni dello scienziato italiano
che parlerà a Gubbio.
Intanto un po’ di storia per i curiosi:
In fisica delle particelle, una particella elementare è il costituente elementare della materia, un
oggetto indivisibile, che non è composto da particelle più semplici. Fino agli inizi del XIX secolo si
pensava che l'atomo fosse il costituente elementare della materia e, quindi, veniva considerato
indivisibile per definizione. La scoperta che l'atomo ha una sua struttura interna, è cioè composto di
particelle subatomiche più semplici (i quark), diede vita alla teoria atomica, e quindi alla fisica delle
particelle. Dopo le scoperte iniziali di elettrone, protone e neutrone, il numero ed il tipo delle
particelle elementari scoperte crebbero in modo continuo portando all'introduzione del cosiddetto
modello standard, che descrive tutte le particelle ad oggi note e tre delle quattro forze fondamentali
note, ossia l'interazione elettromagnatica, l'interazione nucleare forte e l'interazione nucleare debole.
Nell'ambito del Modello Standard, che si fonda sulla meccanica quantistica, le particelle che
compongono l’universo si distinguono in particelle-materia (quark, elettroni e neutrini), dotate di
massa, e particelle-forza (o particelle di gauge o bosoni) portatrici delle forze esistenti in natura. I
fotoni e i gluoni (mediatori, rispettivamente, della forza elettromagnetica e della forza nucleare
forte) hanno massa zero, carica elettrica nulla e spin 1, mentre i bosoni W e Z (mediatori della forza
nucleare debole) sono dotati di massa. Anche il bosone di Higgs, particella vettore del campo di
Higgs, è dotato di massa. Relativamente al termine particella, va notato che la meccanica
quantistica ha superato la rigida distinzione tra particelle e onde che aveva caratterizzato la fisica
del XIX secolo. Infatti la fisica del XX secolo, a partire da Planck e Einstein, ha dimostrato che le
onde presentano aspetti corpuscolari mentre la materia presenta aspetti ondulatori, tra loro
indissolubilmente legati. Il bosone di Higgs è un bosone massivo e scalare previsto dal Modello
standard. Teorizzato nel 1964, una particella con caratteristiche compatibili con il bosone di Higgs è
stata osservata nel 2012 negli esperimenti ATLAS e CMS, condotti con l'acceleratore LHC. Esso
gioca un ruolo fondamentale in quanto portatore di forza del campo di Higgs, che secondo la teoria
permea l'universo conferendo la massa alle particelle elementari. La sua importanza è anche dovuta
al fatto che può garantire la consistenza del Modello standard, che senza di esso descriverebbe
processi con una probabilità maggiore di uno, risultando inefficace. Il bosone di Higgs è dotato di
massa propria, il cui valore non è previsto dal Modello standard. Misure indirette dalle
determinazioni dei parametri elettrodeboli danno indicazioni che i valori più probabili siano
comunque relativamente bassi, in un intervallo accessibile al Large Hadron Collider presso il
CERN. Molti modelli supersimmetrici predicono inoltre che il valore più basso possibile della
massa del bosone di Higgs sia intorno a 120 GeV o meno, mentre la teoria dà un limite massimo di
circa 200 GeV (≈3,5 • 10-25 kg). Ricerche dirette effettuate al LEP hanno permesso di escludere
valori inferiori a 114,5 GeV. Al 2002 gli acceleratori di particelle hanno raggiunto energie fino a
115 GeV. Benché un piccolo numero di eventi che sono stati registrati potrebbero essere interpretati
come dovuti ai bosoni di Higgs, le prove a disposizione sono ancora inconcludenti. A partire dal
2001 la ricerca del bosone di Higgs si è spostata negli Stati Uniti, studiando le collisioni registrate
all'acceleratore Tevatron presso il Fermilab. I dati lì raccolti hanno consentito di escludere
l'esistenza di un bosone di Higgs con massa compresa tra 160 e 170 GeV. Simulazione di un evento
in un acceleratore di particelle che dovrebbe generare un bosone di Higgs. Come detto, ci si aspetta
che LHC, che dopo una lunga pausa ha iniziato a raccogliere dati dall'autunno 2009, sia in grado di
confermare l'esistenza di tale bosone. Il 13 dicembre 2011, in un seminario presso il Cern, era stata
illustrata una serie di dati degli esperimenti ATLAS e CMS, coordinati dai fisici italiani Fabiola
Gianotti e Guido Tonelli, che individuavano il bosone di Higgs in un intervallo di energia fra i 124
e 126 GeV con una probabilità prossima al 99%. Benché tale valore fosse sicuramente notevole, la
comunità scientifica richiede che sia raggiunto un livello di confidenza, ossia una possibilità di
errore dovuto al caso (nella fattispecie a fluttuazioni quantistiche), non superiore a 6 parti su 10
milioni, corrispondente a una probabilità del 99,99994% (5 deviazioni standard), prima di poter
annunciare ufficialmente una scoperta. Il 5 aprile 2012, nell'anello che corre con i suoi 27 km sotto
la frontiera tra Svizzera e Francia, è stata raggiunta l'energia massima mai toccata di 8 000 miliardi
di elettronvolt (8 TeV). Gli ulteriori dati acquisiti hanno permesso, il 4 luglio 2012, l'annuncio da
parte del CERN della scoperta di una particella compatibile con il bosone di Higgs, la cui massa
risulta intorno ai 126 GeV per l'esperimento ATLAS e ai 125,3 GeV per l'esperimento CMS [17].
L'accuratezza delle misure ha raggiunto la precisione richiesta di 5 sigma (5 deviazioni standard),
ovvero una probabilità del 99,9996%. Una migliore definizione delle caratteristiche della particella
rilevata sarà disponibile entro la fine del 2012.