Quella "particella" e i suoi equivoci

 

Peter Higgs, l’ottantatreenne fisico britannico, non aveva mai pensato di paragonare la sua particella a Dio. L’idea è di uno scaltro editore che trasformò il titolo proposto dal premio Nobel Leon Lederman per il suo libro «The Goddamn particle», la particella maledetta, in «The God particle», la particella di Dio, facendone un successo. Da uomo schivo qual è, Higgs non si aspettava di assistere all’annuncio che qualcosa di molto simile al bosone che aveva ipotizzato 48 anni fa sarebbe comparso nei rivelatori del Large hadron collider del Cern.

L’annuncio è arrivato il 4 luglio. «I ricercatori dell’esperimento Cms (Compact muon solenoid) dell’Lhc», si legge in un comunicato stampa diffuso dall’università di Bari, «hanno presentato i risultati preliminari sulla ricerca per il bosone di Higgs previsto dal modello standard. Essi sono coerenti con la particella di Higgs, tuttavia, sono necessari altri dati per stabilire se ne abbia tutte le proprietà o se alcune non corrispondono».

«Già a dicembre avevamo avuto un primo segnale», dice Anna Colaleo, primo ricercatore della sezione Infn (istituto nazionale di fisica nucleare) di Bari e coordinatrice degli esperimenti di fisica delle particelle e di uno dei due gruppi di ricercatori baresi che lavorano sul bosone di Higgs. L’altro gruppo è coordinato da Nicola De Filippis del Politecnico. «Se è il bosone di Higgs», precisa Colaleo, «la scoperta è un passo fondamentale. Non siamo ancora sicuri, abbiamo visto qualcosa che gli assomiglia molto».

Il bosone di Higgs è la particella mancante al modello standard, la teoria che cerca di spiegare come funzionano i componenti elementari della materia e le forze fondamentali della natura. «Il modello», spiega la ricercatrice dell’Infn, «è stato certificato con altissima precisione dagli esperimenti fatti finora. Mancava il bosone di Higgs, la particella più importante, quella che conferisce massa a tutte le altre. Nel momento del Big bang le particelle non avevano massa. E’ stata l’interazione con il campo di Higgs a permettere loro che l’acquisissero».

Senza il bosone di Higgs non avremmo materia, è esso che dà concretezza materiale a tutte le particelle. Quando è stato ipotizzato da Peter Higgs aveva lo scopo di dare coerenza matematica al modello standard. «La forza con la quale le particelle si accoppiano con il campo di Higgs», spiegava il fisico Martinus J. G. Veltman in un articolo pubblicato da «Le scienze», «deve essere una forza nuova. Essa viene introdotta esplicitamente e unicamente come un meccanismo per migliorare la coerenza matematica del modello standard». Di qui lo scetticismo di molti scienziati. L’astrofisico Stephen Hawking aveva persino scommesso cento dollari sulla non esistenza della particella. L’annuncio dato dal Cern sgombera, invece, il campo da molti dubbi e modifica molti atteggiamenti prudenziali.

Oggi il modello standard della fisica delle particelle è completo. «Riesce a descrivere la natura sulla base di 3 delle quattro forze fondamentali (elettromagnetica, forza debole e forte), di 12 particelle, di cui 6 leptoni (elettrone, muone, tauone, neutrino elettronico, muonico e tauonico) e 6 quark (up, down, charm, strange, top e bottom), di 5 mediatori di forze (fotone, gluone, bosoni W+, W- e Z) e del bosone di Higgs», sottolinea Salvatore Nuzzo, direttore del Dipartimento interateneo di fisica con una lunga esperienza al Cern, dove ha collaborato alla costruzione dell’esperimento Aleph e dell’attuale Cms. Nonostante la completezza, tuttavia, qualcosa ancora sfugge. «Il modello», commenta Anna Colaleo, «si tiene ma non del tutto, perché la particella di Higgs, oltre a interagire con quelle prive di massa, interagisce con se stessa e accresce la sua stessa massa. Questo è un limite della teoria che per essere rinormalizzata ha bisogno di introdurre nuove particelle».

Il bosone di Higgs apre, dunque, nuovi scenari alla ricerca? «Certo», risponde la ricercatrice dell’Infn. «Si va verso la grande unificazione delle forze. E’ necessario introdurre una teoria supersimmetrica» «Se introduciamo la supersimmetria, le forze diventano pressoché uguali a una specifica energia», scrive il fisico Gordon Kane. «Per di più la forza gravitazionale si approssima alla stessa intensità a un’energia leggermente più elevata, suggerendo una connessione fra le forze del modello standard e la gravità stessa».

Il bosone di Higgs più che un punto di arrivo è, dunque, una nuova ripartenza. Anche se agli inizi è stata un’intuizione matematica, ha poi provato più volte a farsi vedere. «Già, alla fine del Duemila, con l’esperimento Aleph eseguito con l’acceleratore Lep (Large electron positron collider), tirato alla massima energia a cui poteva andare», racconta Salvatore Nuzzo, «avevamo avuto piccoli segnali, non definitivi». Probabilmente, se non fosse stata interrotta quell’esperienza per far posto all’Lhc, il bosone sarebbe saltato fuori. Comunque è con l’attuale esperimento Cms (Compact muon solenoid) che sono arrivati i risultati più eclatanti. «Avevamo avuto un primo segnale a dicembre», conferma Colaleo. Ma solo con la raccolta di altri dati è stato possibile sciogliere i primi dubbi.

Il Cms è un dei due più importanti esperimenti dell’Lhc del Cern di Ginevra. L’altro è l’esperimento Atlas. La partecipazione italiana è notevole in termini di risorse e di competenze scientifiche. Il gruppo di fisici baresi, attualmente 18, ha avuto un ruolo di primo piano nel Cms. «Abbiamo costruito una parte del tracciatore centrale, quello posto più vicino al punto di interazione dei protoni», chiarisce Nuzzo. «Abbiamo, inoltre, partecipato alla costruzione del rivelatore di muoni, l’Rpc (Resistive parallel plate Chamber), fondamentale per la rilevazione del bosone di Higgs. Poi c’è il calcolo. A Bari abbiamo un centro di calcolo potentissimo che a breve sarà ampliato. Un Pon che ci permetterà di realizzare un sistema con 8 mila processori». Se sarà confermato, il bosone di Higgs avrà anche l’invidiabile primato di parlare un po’ barese. Segno che le eccellenze non hanno punti cardinali. Pasquale Pellegrini

 



SIR | Avvenire.it | FISC

PRELUM Srl - P.I. 08056990016