Niente nuovo bosone

Magari vi è sfuggita la notizia che il Cern ha ufficialmente smentito l’esistenza di una supposta particella con una massa equivalente a 750 GeV, cioè sei volte il bosone di Higgs… o magari l’avete letta su Repubblica. In effetti il comunicato ufficiale del Cern nasconde la (non) notizia nel mezzo della soddisfazione per i nuovi dati ottenuti dall’LHC, il mega acceleratore di particelle. Ma cosa è successo esattamente?

Empirical_RuleInnanzitutto bisogna tenere conto di una cosa: queste particelle non vengono effettivamente viste, ma si osservano i risultati del loro decadimento in altre particelle, decadimento che segue delle regole specifiche. Nel caso del bosone di Higgs, la teoria (il “modello standard”) dava un intervallo di energie dove vedere se c’era qualcosa di strano: insomma qualcosa come la ricerca di Plutone nella zona di cielo ricavata considerando le anomalie dell’orbita di Nettuno. Poi è vero che quelle anomalie sono state spiegate in altro modo e insomma Plutone era lì per caso, ma non sottilizziamo. Nel caso dell’ipotetica particella, non c’era una teoria, e si è solo vista un’anomalia.

Il problema è che quell’anomalia era, beh, un’anomalia: un po’ come quando lanci a caso un mucchio di palline e ti accorgi che da qualche parte ce ne sono più di quante te ne aspetteresti. Se ci pensate un attimo, è ovvio che da qualche parte ci saranno più palline e da qualche altra parte meno: altrimenti la distribuzione sarebbe tutto meno che casuale. La statistica serve proprio per dare un’idea di quanto sia possibile che la differenza sia effettiva e non casuale. Supponendo che i dati ottenuti non siano precisi, si può stimare la probabilità che se la particella non esiste allora appaia una distribuzione come quella trovata. La distribuzione di questa probabilità è una curva gaussiana, come quella della figura accanto, presa da Wikipedia: le “sigma” sono le deviazioni standard, un numero che ci segnala appunto quanto ci stiamo allontanando dalla media. In fisica di solito si dice che occorrono tre sigma, quindi un caso su duemila di una fluttuazione statistica, per dire che ci può essere qualcosa, ma ci vogliono cinque sigma, cosa che capita circa tre volte su un milione, per dire che quel qualcosa è stato scoperto. Con la nuova massa di dati (cinque volte quelli precedenti) ci si è accorti che in passato era successo proprio quel caso su duemila, e ora non si vedeva più nulla; di nuovo, si sono lanciate tante altre palline e ora la zona che prima era più piena appare indistinguibile dalle altre.

La cosa divertente è che nella maggior parte delle altre scienze bastano due sigma (il cinque per cento di probabilità…) per dire che la differenza rispetto alle ipotesi esiste davvero. Dobbiamo apprezzare la precisione dei fisici.

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