«Bosone di Higgs». La «particella di Dio» ha lasciato un'impronta
Venerdì 16 Dicembre 2011
Scoperta del Cern sull'attimo dopo il Big bang L'errore possibile è uno su cento. Per
parlare di vera «scoperta» serviranno altri test. Il laboratorio dei record
Fonte: Corriere della Sera
di Giovanni Caprara
L'impronta della particella di Dio è stata raccolta. Appare in due grafici, due curve colorate
emerse dagli esperimenti Atlas e Cms effettuati con il superacceleratore Lhc. «Coincidono
quasi perfettamente e questo ci mostra qualcosa di importante - dice Sergio Bertolucci, direttore
scientifico del Cern -. Stiamo prosciugando il lago in cui la particella nuota e cominciamo a
intravvedere la possibile coda».
Nella sala delle conferenze del grande laboratorio europeo i banchi sono stipati di fisici da tutto
il mondo. In silenzio seguono le presentazioni dei due scienziati alla guida degli esperimenti.
Prima Fabiola Gianotti e poi Guido Tonelli: 45 minuti ciascuno di dati, diagrammi, spiegazioni a
raffica di due anni di lavoro da cui oggi prende forma il grande obiettivo a lungo inseguito.
Lunghi applausi dalla platea dei colleghi hanno sottolineato il peso delle parole ascoltate. «È un
fantastico risultato» commenta davanti ai giornalisti Fabiola. «Una giornata attesa da vent'anni»
aggiunge Guido. Entrambi sorridono visibilmente compiaciuti. Dunque non è più un mistero
l'ormai famosa particella di Dio.
Il suo vero nome è in realtà «bosone di Higgs» dal nome del suo ideatore, il fisico teorico
britannico che nel 1964 la immaginò per spiegare la massa delle particelle elementari della
materia. È quindi un elemento determinante della teoria, il modello Standard, con la quale gli
scienziati descrivono la natura. Se non esistesse bisognerebbe cambiare l'intero disegno
architettonico finora concepito. Non restava che trovarla e anche per questo venne costruito al
Cern ginevrino il superacceleratore Lhc (Large Hadron Collider) nel quale si riproducono le
condizioni dell'universo una frazione di secondo dopo il Big bang, il grande scoppio da cui tutto
ha avuto origine. Ma trovare il bosone non è impresa facile. «Lo sapevamo e ce ne siamo
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accorti - racconta Tonelli -. Intanto abbiamo stabilito il suo peso, tra 124 e 125 GeV, e ciò
significa che è troppo leggero, non è stabile, e tende ad associarsi con altre particelle,
apparendo in forme diverse. Ora dobbiamo pensare che esista qualcosa di più pesante per
proteggerlo, una sorta di guardia del corpo, e farlo vivere. È una grande sfida ma che cosa
possa essere non lo sappiamo».
Alle spalle di Fabiola e Guido, dell'Istituto nazionale di fisica nucleare italiano, ci sono tremila
fisici di svariate nazionalità, compresi russi e americani, che si sono accaniti sui miliardi di
collisioni prodotte nel superacceleratore facendo scontrare nuvole di protoni. Finora si è arrivati
a un'energia di 7 tevatron, che è la metà di quella che si conquisterà l'anno prossimo. Ma il
livello raggiunto era sufficiente per scandagliare il lago in cui il bosone poteva nascondersi,
come dice con una metafora Sergio Bertolucci. Tuttavia raccogliere la certezza della sua
esistenza è arduo ed è per questo che il comunicato ufficiale del Cern diffuso dopo le
presentazioni ufficiali è cauto. E precisa che si sono compiuti «significativi progressi ma non
abbastanza per pronunciare una parola definitiva».
Il lavoro dei ricercatori è quello di raccogliere conferme statistiche ripetendo gli esperimenti.
Adesso si dice che l'errore possibile è uno su cento; non abbastanza secondo i fisici, i quali per
ottenere la certezza assoluta vogliono arrivare a uno su un milione. Succederà nei prossimi
mesi. In primavera l'acceleratore sarà riacceso dopo la pausa invernale di manutenzione e
riprenderanno gli scontri protonici mentre i computer macineranno i dati necessari da cui far
fiorire la definitiva conferma.
Bosone di Higgs, domande & risposte
Fonte: Il Sole 24 Ore
di Andrea Carobene
Che cos'è il bosone di Higgs?
Il bosone di Higgs è una particella elementare prevista dal Modello Standard, ossia della teoria
fisica oggi più accreditata per descrivere le forze dell'Universo e le particelle elementari che lo
compongono. Il bosone di Higgs, contrariamente a tutte le altre particelle del Modello Standard,
è rimasto fino ad oggi allo stato di ipotesi: nessun esperimento è riuscito ad individuarlo, anche
se al Cern di Ginevra stanno restringendo il campo attorno alla particella.
Quando fu ipotizzata la sua esistenza?
Il bosone di Higgs ha 47 anni di storia: la sua esistenza fu per la prima volta ipotizzata nel 1964
dal lavoro di diversi fisici che, quasi simultaneamente, arrivarono alle medesimi conclusioni. Tra
questi vi era il fisico inglese Peter Higgs che dette il nome alla particella.
Quale dovrebbe essere il suo ruolo nella Natura?
Il bosone di Higgs potrebbe spiegare perché esiste la massa nell'Universo, ossia perché alcune
particelle elementari possiedono una massa mentre altre no. Ad esempio, la sua esistenza
potrebbe aiutare a comprendere perché particelle come i fotoni, che trasportano la radiazione
elettromagnetica – e quindi anche la luce -, sono prive di massa, mentre altre particelle
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elementari, come i bosoni W e Z che sono legati alla forze nucleare debole, possiedono invece
una massa. Così come il fotone è legato al campo elettromagnetico, il bosone di Higgs è il
"quanto" del campo di Higgs: un campo di energia che genera la massa delle particelle
elementari. L'individuazione del bosone di Higgs aiuterebbe a comprendere meglio le relazioni
esistenti fra le quattro forze della Natura. Mentre infatti oggi si è riusciti ad unificare in unico
riferimento concettuale la forza elettromagnetica, la nucleare forte e la nucleare debole, la
quarta forza – ossia la gravità - rimane ancora esclusa da questo quadro di riferimento.
Perché è importante trovare il bosone di Higgs?
Questa particella rappresenta il pezzo mancante del Modello Standard: la teoria che descrive il
nostro Universo e che riesce a comprendere in un unico quadro concettuale tutte le diverse
particelle esistenti, a partire dai quark e dai leptoni. Questa teoria, come abbiamo detto,
descrive tre delle quattro forze della Natura ed è stata fino ad oggi confermata da tutti gli
esperimenti con un grado eccezionale di precisione. Manca però l'ultimo tassello: ossia il
bosone di Higgs.
Come dovrebbe essere fatto il bosone di Higgs?
Vi sono ancora molti i dubbi sulle caratteristiche di questa particella. Si sa che dovrebbe
coincidere con la sua antiparticella e che dovrebbe avere una massa, ma non si sa quale
potrebbe essere il suo valore. Il Modello Standard, infatti, non specifica la quantità di massa di
questo bosone, con il risultato che vi sono decine e decine di ipotesi differenti sul suo valore. Gli
esperimenti che si sono susseguiti negli anni hanno tuttavia delimitato le possibili misure della
massa, stabilendo dei limiti che non possono essere superati. Secondo la teoria delle stringhe,
inoltre, potrebbero esserci cinque diverse tipologie di bosoni di Higgs, mentre altre ipotesi si
fermano ad una.
Perché fino ad oggi non si è riusciti ad individuarlo?
Per individuare le particelle elementari i fisici utilizzano gli acceleratori: piste circolari dove le
particelle elementari vengono accelerate a velocità prossime a quelle della luce e fatte collidere
tra loro. Questi urti producono nuove particelle che sono analizzate e studiate. Più le particelle
hanno massa elevata, più energia occorre per produrle. Inizialmente si riteneva che la massa
del bosone di Higgs fosse troppo grande per qualunque tipo di acceleratore esistente al mondo.
Oggi si pensa che questa massa potrebbe essere più piccola e soprattutto alla portata del
Large Hadron Collider del Cern.
Perché si chiama particella di Dio?
E' stato il Premio Nobel Leon Lederman, in un suo libro divulgativo, a indicare con questo nome
il bosone di Higgs: l'anello mancante alla nostra comprensione dell'Universo. In realtà, secondo
quanto raccontò quattro anni fa lo stesso Peter Higgs, inizialmente Lederman avrebbe voluto
chiamarla non "particella di Dio", ma "particella dannata", ma l'editore del libro gli fece cambiare
idea.
L'individuazione del bosone di Higgs permetterebbe di capire come si è formata la materia nei
primi istanti di vita dell'Universo, facendoci comprendere qualcosa di fondamentale sull'origine
del Cosmo. Tuttavia, rimarrebbero insolute ancora tantissime questioni sul funzionamento della
Natura; la "particella di Dio", insomma, non costituisce l'ultima risposta.
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