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mercoledì 19 febbraio 2020

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SCIENZA&TECNOLOGIA - Il bosone di Higgs: crocevia di scienza e filosofia

Individuata la chiave di volta del Modello Standard delle particelle

11.07.2012 - Alessandra Lorenzo



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Un lungo cammino. Dai primi anni sessanta, quando la "particella di Dio" fu introdotta in modo puramente teorico nell'ambito della teoria quantistica dei campi, ai recenti risultati degli esperimenti ATLAS e CMS del Cern, più di quaranta anni di ricerche e investimenti per individuare il nucleo principale di un quadro teorico di successo quale è il Modello Standard. Una costruzione concettuale, suggerita da continui perfezionamenti del formalismo matematico, che prevede l'esistenza di 12 tipi di particelle elementari, "più elementari" dei protoni e dei neutroni fino al 1964 ritenuti i mattoni ultimi dei nuclei atomici, suddivise a loro volta in gruppi di sei quark e sei leptoni, e sei tipi di forze o interazioni elementari che tengono insieme le particelle stesse. Dunque, una situazione abbastanza chiara quella del Modello Standard, paradigma della fisica moderna, che però risultava essere afflitta da un problema non poco importante, mancava un tassello del puzzle, mancava l'individuazione del perchè le particelle hanno una massa. Qui l'introduzione del "meccanismo di Higgs", la procedura attraverso cui spiegare, nel quadro della teoria dei campi basata su simmetrie di gauge, la provenienza della massa caratterizzante le particelle in questione (altrimenti senza massa per l'invarianza di gauge della teoria), e l'intuizione dell'ingrediente fondamentale, una nuova entità conosciuta appunto come bosone di Higgs, particella appartenente ad una delle due famiglie in cui, ad oggi, si suddividono i protagonisti della fisica subatomica, quella dei fermioni, il cui nome è legato all'attività di Enrico Fermi, e quella dei bosoni, appunto, il cui nome è invece legato al lavoro dell'indiano Satyendra Nath Bose.

Si cercava "un qualcosa" nascosto nell'intervallo di massa-energia compreso tra 115 e 150 GeV (1 GeV = 10^9 elettronvolt), una fascia di energia particolarmente problematica a causa della possibilità, per particelle così leggere come quella di Higgs, di decadere in particelle comuni difficilmente distinguibili da "detriti" contenuti all'interno del collisore. Si cercava "un qualcosa" in grado di unificare elettricità e magnetismo con la forza nucleare "debole".

Alquanto profondo il sospiro di sollievo dei fisici del Large Hadron Collider per la non più latitante particella. Ma cos'è LHC? Si tratta di un anello lungo 27 chilometri composto da 9600 magneti, di cui 1746 sono superconduttori raffreddati con elio alla temperatura di 1.9 kelvin. E' dunque l'oggetto più freddo ed il più vuoto dell'universo, perchè i tubi in cui i protoni si scontrano contengono meno materia dello spazio interstellare. Energie mai raggiunte prima, collisioni che riescono a riprodurre le condizioni del Big Bang facendoci tornare indietro di 13.7 miliardi di anni. E oltre ad essere il più potente acceleratore mai costruito, LHC, visti i recenti risvolti, è risultato essere anche il vincitore della "storica competizione" contro il collisore Tevatron dello statunitense Fermilab andato da poco in pensione.

Le domande continuano ad essere molteplici e sembra vadano oltre i fattori di carattere strettamente scientifico. Il bosone di Higgs può considerarsi un crocevia di scienza e filosofia proprio perchè ha rappresentato, negli ultimi cinquanta anni, uno dei temi principali della riflessione sui metodi di introduzione delle nuove entità nell'ambito della scienza e sull'accettabilità della teoria rispetto alla credenza che essa sia vera. La questione sul bosone di Higgs rimane complessa, la dimostrazione della sua esistenza è contemporaneamente una conclusione e un inizio.

E se ancora non si è spento il clamore riguardante i neutrini "superveloci", caso in cui si voleva smentire una teoria fisica ormai consolidata da tempo ed esempio emblematico del malcostume della moderna attività della stampa sulle cose di scienza, ora i riflettori rimangono puntati sulle attività di Ginevra. Vero è che la domanda shakespeariana "c'è o non c'è?" pare abbia trovato risposta e che la "goddamn particle", divenuta poi "God particle", non può che considerarsi una ennesima prova della potenza predittiva della grande fisica. 

Alessandra Lorenzo è curatrice del blog di astronomia e astrofisica "Due passi tra le stelle".

 

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