Che cos’è e perché apre la strada a una nuova scienza

1Che cos’è il bosone di Higgs?
È la particella che ancora mancava alla teoria quantistica nota come «Modello Standard» che descrive l’architettura di base della natura formata da varie particelle (elettroni, protoni ecc.) e tre delle quattro forze fondamentali (interazione forte, debole ed elettromagnetica). Rimane fuori, ad esempio, la forza di gravità. Si erano immaginati cinque tipi di bosoni e quello annunciato il 4 luglio dell’anno scorso e ora premiato col Nobel sarebbe il più leggero. Ma forse ne esistono altri. La sua presenza è importantissima perché stabilisce la massa delle altre particelle oltre che di se stesso. La sua comprensione non è immediata. Per descriverlo si potrebbe immaginare un lago con la sua superficie tranquilla. Questo è il campo di Higgs. Soffia una brezza leggera che genera delle increspature, delle onde. Le onde sono i bosoni di Higgs e quando cessa il vento scompaiono. Altrettanto i bosoni di Higgs che decadono in altre particelle (fotoni, ecc.).
2 Che cosa si è scoperto al Cern
con l’acceleratore Lhc?
Prima di tutto si è visto che esiste davvero. Se non si fosse trovato, tutta la teoria del «Modello Standard» sarebbe stata da rivedere. Inoltre si è stabilito che ha una massa corrispondente a 126 Gev (miliardi di elettronvolt) che equivale a 126 volte la massa di un protone, una conoscenza ben nota perché forma il nucleo di ogni atomo assieme ai neutroni. Il bosone di Higgs è stato definito «una pietra miliare nella conoscenza della natura» perché se non ci fosse non avrebbero massa le stelle, i pianeti e neanche noi stessi. L’acceleratore Lhc, per la prima volta, scontrando fra loro nuvole di protoni ha riprodotto l’energia esistente nei primi frammenti di secondo dopo il Big Bang, il grande scoppio da cui tutto ha avuto origine. Per l’esattezza la supermacchina ginevrina ricrea le condizioni esistenti nel primo millesimo di miliardesimo di secondo.
3 Si è trovato tutto quello che era previsto?
Soltanto in parte. Perché quando il bosone compare decade rapidamente in tre altri tipi di particelle trovando più fotoni e meno particelle quark e tau rispetto a ciò che era stato immaginato. Ora il compito che hanno davanti i fisici del Cern è appunto quello di capire simili anomalie rispetto alla teoria. Alcune di queste particelle potrebbero, ad esempio, spiegare la materia oscura che occupa buona parte dell’Universo e ancora resta sconosciuta. Va tenuto conto del fatto che l’acceleratore Lhc ha espresso finora un’energia di 7 TeV (tera elettronvolt). Adesso è in manutenzione e quando verrà riacceso nel 2015 raddoppierà la sua capacità arrivando sino a 14 TeV. Ciò spalancherà le porte ad una nuova fisica. Alla scoperta del bosone hanno partecipato circa 600 fisici italiani dell’Istituto nazionale di fisica nucleare e appartenenti soprattutto alle università di Pisa, Milano, Roma e Pavia.
4 Quali prospettive si aprono
dopo la scoperta del bosone di Higgs?
Gli scienziati teorizzano la possibilità di trovare le particelle che spiegano sia la materia oscura sia l’energia oscura che riempiono il 96 per cento dell’Universo. Il rimanente 4 per cento è costituito da tutta la materia che vediamo, stelle e pianeti. Quindi si parla di particelle simmetriche a quelle note ma con caratteristiche diverse: accanto all’elettrone ci sarebbe ad esempio il selettrone e poi lo squark, l’sneutrino ecc. Ma si potrebbero scoprire altre dimensioni oltre le quattro in cui viviamo come la teoria delle stringhe già ipotizza.

a cura di Giovanni Caprara