Astri & particelle
di Roberto Battiston
Professore ordinario di fisica sperimentale all’Università di Perugia
www.robertobattiston.it
Vivere pericolosamente
La massa del bosone di Higgs scoperto al CERN suggerisce un universo metastabile
Detlev Van Ravenswaay/SPL/Contrasto
I
l bosone di Higgs recentemente scoperto da LHC del CERN del bosone di Higgs minori di 126 GeV/c2 il vuoto quantistico del
di Ginevra (si veda l’articolo a p. 38), è un mattone im- nostro universo è metastabile: dato che il risultato di Atlas e CMS,
portante del modello standard delle particelle elementa- 125,6 ± 0,4 GeV/c2, è proprio vicino a questo limite, è molto prori. Il campo virtuale di particelle di Higgs, un po’ come babile che ci si trovi in questa condizione.
il campo fotoni virtuali che c’è tra due cariche elettriche,
Un vuoto metastabile potrebbe improvvisamente cambiare stapermette a tutte le altre particelle di acquisire una massa diversa to, ma i tempi di cui stiamo parlando sono molto più lunghi delda zero, e questo ormai lo insegnano quasi alle elementari
la vita del nostro universo, quindi non c’è da preoccuparsi. Ci è anForse meno noto è quanto le proprietà di questa particella, in data bene, perché se ci fossimo trovati in un vuoto instabile forse
particolare la sua massa, determinino proprietà fondamentali del non avrei fatto in tempo a scrivere questo articolo. Viceversa quevuoto quantistico. I fisici teorici ci hanno abituato agli scenari più sto risultato mette in discussione la dibattuta questione del princiincredibili, basati su teorie che chiamano in causa nuove parti- pio antropico. Il fatto che il nostro vuoto si trovi in una condiziocelle, dimensioni nascoste, superforze che si manifestano solo in ne di metastabilità potrebbe essere dovuto a una dinamica attiva
condizioni estreme nel nostro universo. Si
tratta di teorie che cercano di rispondere a
specifici problemi fisici come l’unificazione delle forze. D’altra parte c’è un modello standard delle interazioni fondamentali,
che, con la scoperta del bosone di Higgs ha
messo l’ultimo tassello di un puzzle secolare. Il modello standard sta alla teoria delle
stringhe come le automobili di serie stanno
ai futuristici modelli di un salone dell’auto.
L’auto di serie funziona e ci trasporta per
migliaia di chilometri: i modelli futuribili
non serviranno mai per viaggiare pur rappresentando possibili auto ideali. Partendo dalle solide basi del modello standard
è possibile, per esempio, studiare in dettaglio le proprietà del vuoto quantistico, calcolando con precisione, tramite i diagrammi di Feynman, le sue proprietà, e facendo
previsioni che possono essere verificate
con misure sperimentali. Un sano metodo
galileiano, insomma, in cui di continuo si
interroga e si ascolta la natura, senza preconcetti su quello che sarà il risultato.
Questi calcoli ormai sono così accuraUno di tanti? Un risultato della scoperta dell’Higgs è che il nostro universo probabilmente
ti che è possibile estendere le previsioni fiè metastabile e potrebbe essere molto simile a tanti altri universi paralleli.
no alle incredibili energie della massa di
Planck, 1019 GeV/c2, cioè 15 ordini di grandezza più grande dell’ all’energia di Planck e collegabile all’esistenza di multiversi. Coenergia di LHC. Gli ingredienti base di questo sofisticato calcolo, me accade nei sistemi caotici, questa dinamica potrebbe prevedesono il valore della massa del quark top, pari a 171,1 ± 0,7 GeV/c2 re punti di attrazione, definendo intervalli di parametri che sono
e le costanti di accoppiamento delle interazioni elettromagnetiche molto più frequenti rispetto ad altri. Il nostro universo non sarebbe
deboli e forti. Il risultato riguarda la stabilità del vuoto, vale a di- quello che è perché noi siamo qui a osservarlo, ma è un caso parre il fatto che si tratti di uno stato quantistico che non tende a de- ticolare di un tipo di universi che sono molto più probabili di altri.
Un risultato sorprendente, dovuto alla scoperta dell’Higgs e alcadere in un altro stato più stabile, cosa che, vi potete immaginare, avrebbe effetti catastrofici liberando quantità di energia tipiche la misura della sua massa, che permette di affrontare questioni che
del big bang. Il risultato del calcolo è che, tenetevi forti, per masse altrimenti rimarrebbero solo speculative.
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