Il bosone di Higgs, forse

Gli esperimenti al CERN hanno portato alla scoperta di una nuova particella nel "posto" dove dovrebbe trovarsi il bosone

di Emanuele Menietti – @emenietti

Gli ultimi risultati sulla ricerca del bosone di Higgs sono stati esposti oggi al CERN di Ginevra dai responsabili degli esperimenti ATLAS e CMS: il bosone di Higgs è la particella del cosiddetto “modello standard” la cui esistenza deve essere ancora dimostrata. Entrambi gli esperimenti hanno osservato l’esistenza di una nuova particella tra i 125 e 126 GeV (gigaelettronvolt, l’unità di misura dell’energia per misurare la massa delle particelle elementari). I nuovi risultati restringono di molto l’intervallo che era stato segnalato lo scorso dicembre, quando i ricercatori avevano comunicato di aver ridotto il campo per il bosone di Higgs tra 116 e 130 GeV. In pratica, la scoperta di un nuovo bosone è quasi del tutto certa, ma serviranno nuovi studi e approfondimenti per capire se si tratti effettivamente del bosone di Higgs. Il direttore del CERN, Rolf Heuer, di solito molto prudente, è stato chiaro: “Penso sia stato trovato”. Per molti, è una conferma più che sufficiente della scoperta.

Per descrivere l’esistenza e il comportamento delle particelle, nel corso degli anni i fisici hanno elaborato il “modello standard”. Questo comprende tre delle quattro forze fondamentali note (interazione forte, elettromagnetica e debole) e le particelle elementari relative. Il modello non dà però la risposta, al momento, a una domanda fondamentale: perché buona parte delle particelle elementari sono dotate di una massa? Se non ce l’avessero, tutte le cose che ci circondano sarebbero estremamente diverse da come le conosciamo.

Se, per esempio, gli elettroni fossero privi di massa, gli atomi non esisterebbero per come sono ora noti. La materia non avrebbe le attuali forme e non ci sarebbero le scienze che studiamo oggi, gli animali, gli esseri umani e tutto il resto. Non ci sarebbero probabilmente nemmeno le stelle per come le conosciamo: brillano grazie alle interazioni tra le forze fondamentali della natura, che sarebbero molto molto diverse se le particelle non avessero massa.

Peter Higgs (Getty)

Il problema è che il concetto di massa non si adatta molto al modello standard, le cui equazioni di base sembrano richiedere che tutte le particelle ne siano prive. Nei primi anni Sessanta, Peter Higgs e altri fisici proposero un sistema per integrare le equazioni del modello standard, rendendole compatibili con il fatto che le particelle elementari hanno una massa. Questa integrazione viene chiamata “meccanismo di Higgs” e ha consentito ai ricercatori di approfondire le loro conoscenze sulla materia, formulando diverse previsioni anche sulla massa della particella più pesante fino a ora conosciuta, il top quark. Empiricamente, grazie a una serie di esperimenti, i fisici hanno poi trovato questa particella proprio nella posizione che era stata prevista teoricamente con il meccanismo di Higgs.

Higgs ipotizzò la presenza di una particella mai osservata prima per far funzionare il meccanismo che porta il suo nome. Questa particella ipotetica, che forse ora è sotto il naso dei fisici alla ricerca delle ultime conferme, è il bosone di Higgs e si ipotizza che conferisca la massa alle altre particelle interagendo con loro. Il bosone di Higgs non è però mai stato osservato con certezza in via sperimentale e lo stesso meccanismo di Higss non permette di sapere quale massa debba avere, offrendo solamente alcune ipotesi. Per rilevarlo, i fisici devono quindi cercare le tracce che lascia e da quelle risalire alla caratteristica della sua massa. La ricerca avviene principalmente utilizzando il Large Hadron Collider (LHC), un enorme acceleratore di particelle gestito dal CERN di Ginevra.

Come era già avvenuto a dicembre con il precedente aggiornamento, anche durante il seminario di oggi i ricercatori non hanno affermato di aver trovato il bosone di Higgs, ma le scoperte illustrate sono ugualmente molto importanti perché indicano che ormai manca pochissimo per avere le ultime conferme. Joe Incandela, il portavoce dell’esperimento CMS, ha spiegato che i risultati sono ancora preliminari, ma che il suo team ha comunque scoperto una nuova particella, che con ogni probabilità è il bosone più pesante mai rilevato e che si trova nel “posto” in cui si ipotizza possa esserci il bosone di Higgs. Fabiola Gianotti, la responsabile dell’esperimento concorrente ATLAS, ha confermato la scoperta di una nuova particella, ricordando comunque che servirà ancora un po’ di tempo per mettere insieme tutti i risultati e pubblicare una ricerca scientifica sull’importante novità.

I due esperimenti continueranno a raccogliere dati grazie a LHC nel corso delle prossime settimane. Sulla base dei nuovi dati sarà approfondito lo studio della nuova particella per capire se si tratti o meno del bosone di Higgs. Le cautele ci sono ancora, da parte dei responsabili di ATLAS e CMS, ma a giudicare dalla qualità dei risultati la scoperta della particella sembra essere infine avvenuta dopo decenni di ricerche.

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