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giovedì 5 luglio 2012

Dimostrata l'esistenza del bosone di Higgs, la cosiddetta "particella di Dio".


A quanto pare, dopo un lungo percorso iniziato nei lontani anni '60, il famoso bosone di Higgs, più comunemente soprannominato "particella di Dio", ha fatto la sua comparsa in due colossali esperimenti condotti dall'Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare, (conosciuta anche con l'acronimo CERN), di Ginevra. E dunque sembra che adesso sia stato finalmente trovato l'ultimo tassello di un mosaico che i fisici avevano messo insieme in circa mezzo secolo di lavoro costruendo macchine sempre più grandi, potenti e costose. In pratica vengono definiti bosoni tutte quelle particelle che obbediscono alla statistica di Bose-Einstein e che, secondo quanto affermato dal teorema spin-statistica, possiedono uno "spin" intero. Inoltre sono bosoni per esempio i fotoni, vale a dire le particelle che costituiscono la luce; oppure i gluoni, ovvero le particelle che tengono insieme i nuclei degli atomi. Però a differenza di quelli appena citati il bosone di Higgs è particolare poiché si tratta di una particella che conferisce una massa a tutte le altre particelle, e che quindi in un certo qual modo da' ad esse l'esistenza in quanto oggetti materiali. Comunque ieri, 4 Luglio 2012, gli scienziati hanno in sostanza scoperto il segreto della massa delle particelle subnucleari, e quindi il modo in cui è formato l'universo visibile, (che però rappresenta soltanto il 4% dell'intero universo; infatti il restante 96% resta ignoto perché è sotto forma di materia ed energia invisibili). Oltretutto è stato rivelato perché si sono investiti circa 7 miliardi di euro nell'accelleratore di particelle Large Hadron Collider, (noto anche con la sigla LHC), ovvero un anello di magneti lungo 27 chilometri nel quale due fasci di protoni si scontrano ad energie mai raggiunte prima d'ora. Ovviamente gli scienziati preferiscono essere prudenti e quindi il tutto deve essere verificato in modo migliore. Difatti solamente alla fine di Luglio gli scienziati hanno deciso di rendere pubblica una pubblicazione che metterà nero su bianco i risultati preliminari presentati ieri mattina nell'auditorium del CERN dall'americano Joe Incandela per quanto riguarda l'esperimento CMS e dalla milanese Fabiola Gianotti per quanto riguarda l'esperimento ATLAS. Ed inoltre saranno necessarie ulteriori misurazioni almeno fino alla fine di quest'anno. Infatti al riguardo Guido Tonelli, portavoce dell'esperimento CMS sino a qualche mese fa , riguardo la scoperta della "particella di Dio" ha spiegato: "Il bosone di Higgs non solo ora lo abbiamo davanti agli occhi, ma ha anche aperto una nuova fisica. Le sue caratteristiche sono un po' diverse da come la teoria l'aveva immaginato e presenta alcune anomalie che prospettano nuovi mondi della conoscenza da indagare. Ed è quello che faremo nei prossimi mesi". In ogni caso il profilo della particella catturata ieri grazie all'accelleratore LHC è molto simile a quello del tanto atteso bosone di Higgs; infatti possiede una massa di 125,3 GeV, (ovvero miliardi di elettronvolt). E quindi se non trattasse della cosiddetta "particella di Dio" sarebbe qualcosa di molto strano e, per alcuni versi, di ancora più interessante; anche se i margini dell'incertezza statistica dichiarati da Joe Incandela e Fabiola Gianotti sono minimi. Per di più Rolf Heuer, direttore generale del CERN, ha dichiarato: "Proprio le nuove anomalie intraviste nel bosone di Higgs, potrebbero costituire l'anello di congiunzione con la realtà che ancora ignoriamo. Per questo abbiamo raggiunto una tappa fondamentale nella conoscenza della natura". In pratica tutto ebbe inizio quando Murray Gell-Mann nel 1964 ipotizzò l'esistenza dei quark, cioè particelle più elementari dei protoni e dei neutroni fino ad allora ritenuti i mattoni ultimi dei nuclei atomici, il che rappresentò l'inizio del Modello Standard, al quale lo scienziato Peter Higgs contribuì subito con l'idea del suo bosone, successivamente battezzato "particella di Dio" dal fisco Leon Lederman, Premio Nobel per la fisica nel 1988; soprannome che però Higgs non condivide in quanto lo trova potenzialmente offensivo nei confronti delle persone di fede religiosa. Comunque in sostanza l'universo è costituito essenzialmente di due tipi di quark, ovvero Up e Down. Tuttavia la teoria ne prevede ben sei, che si manifestano ad energie crescenti. Il sesto dei quali, chiamato Top perché è un po' come il tetto che sta sopra l'edificio degli altri, fu preda del Fermilab di Chicago nel 1995. Per di più il suddetto modello prevedeva anche sei leptoni; alcuni erano già noti, (cioè elettrone, muone, neutrino elettronico), mentre gli altri sono stati via via scoperti. L'ultimo dei quali è stato il neutrino taunico, scovato nel 2000 al Fermilab. Inoltre nel Modello Standard erano presenti anche alcune particelle che scambiano le forze fondamentali della natura, appunto, i bosoni che erano: il "vecchio" fotone per la forza elettromagnetica, (che risale ad Albert Einstein), il gluone per l'energia forte, i bosoni W e Z per l'energia debole, scoperti da Carlo Rubbia, Premio Nobel per la fisica nel 1984. E dunque mancava proprio il bosone di Higgs, il che era un problema perché senza di esso il Modello Standard va in crisi. Per questo motivo ieri al seminario del CERN i fisici hanno tirato un respiro di sollievo. Tuttavia il percorso rimane ancora lungo. Infatti un'altra teoria molto accreditata prevede l'esistenza di particelle simmetriche a quelle già note ed altre ancora. Il che potrebbe risolvere l'enigma della materia oscura di cui gli astronomi vedono nell'universo segni indiretti. Ma ritornando al Modello Standard, sarebbe importante osservare sperimentalmente anche le onde gravitazionali, e quindi i gravitoni. In ogni caso la macchina che ha permesso la cattura della cosiddetta "particella di Dio", ovvero l'accelleratore LHC, si avvale di 9.600 magneti; 1.746 dei quali sono superconduttori raffreddati con 190 tonnellate di elio a 1,9 gradi Kelvin. E poiché l'universo ha una temperatura di 2,7 Kelvin, l'acceleratore del CERN risulta l'oggetto più freddo che esista nel cosmo; ed è anche il più vuoto poiché i tubetti percorsi dai protoni contengono meno materia dello spazio interstellare. Mentre riguardo l'energia raggiunta dentro l'LHC, tutti i protoni accelerati in un giorno pesano appena 2 miliardesimi di grammo, e quindi ci vorrebbe circa un milione di anni per accelerare un solo grammo di materia. Inoltre l'energia di ciascun protone è paragonabile a quella di una mosca in volo e quella totale dei fasci corrisponde più o meno ad un battito delle mani. Tuttavia le collisioni sono enormemente energetiche solo perché l'energia è concentrata nello spazio piccolissimo di un protone; difatti le collisioni ottenute nell'LHC con nuclei di atomi pesanti riescono a riprodurre le condizioni del Big Bang che 13,7 miliardi di anni fa ha generato l'intero universo. Tuttavia, come già detto prima, non si sa ancora che volto abbia il tanto atteso bosone di Higgs, ma di certo un bosone esiste, proprio come previsto da Peter Higgs nel 1964, ed ieri è stato catturato. Oltretutto in merito a tutta questa vicenda lo stesso Peter Higgs ha spiegato: "Mi sono sentito sopraffatto, è stata un giornata emotivamente intensa in ogni suo momento. Ho cercato a lungo di essere distaccato ma alla fine non ho potuto evitare il coinvolgimento emotivo. Inizialmente non sapevo minimamente se la particella sarebbe stata scoperta con me ancora in vita. Poi, man mano che progredivano gli esperimenti, in primo luogo quelli del LEP, (l’acceleratore in funzione al CERN prima dell'LHC), e poi quelli al Tevatron del Fermilab la possibilità di vivere abbastanza da vedere la scoperta del bosone è divenuta sempre più realistica". Ed ha proseguito dichiarando: "Penso che attualmente la fisica sia molto eccitante. L'aspetto più interessante è lo studio di cosa c'è oltre il Modello Standard. Lo possiamo considerare sostanzialmente completo, però non è ancora chiaro se questa particella appena scoperta sia esattamente quella prevista dal Modello Standard o se rientri in un quadro più ampio, cosa che sarebbe ancora più intrigante. Abbiamo visto che ha una massa pari a circa 125 GeV, molto vicina a quella che prevedono alcune teorie legate alla supersimmetria. Però una massa di 125 GeV è ammessa anche da teorie rivali". Ed ha aggiunto: "Nel campo della fisica sperimentale c'è stato un enorme aumento del numero delle persone che devono collaborare, perché gli strumenti hanno assunto dimensioni enormi e così pure la quantità dei dati prodotti che devono essere analizzati. Anche nella fisica teorica c'è molta collaborazione, sebbene non si formino grandi gruppi. Quando si lavora su una teoria già chiara ma di cui bisogna definire i dettagli, conviene lavorare in gruppo. Ma se si è in un momento di svolta, meglio lavorare da soli. Negli anni '60, fra le persone impegnate alla soluzione del "Problema del meccanismo di rottura della simmetria elettro-debole" il gruppo più grande contava tre fisici e lavorava all'Imperial College, poi c'erano due fisici a Bruxelles ed infine io, da solo, ad Edimburgo ". Ed infine ha concluso spiegando: "Comunque è necessario avere almeno due esperimenti che lavorino in parallelo, come hanno fatto al CERN. Non credo invece che sia strettamente necessario moltiplicare i grandi laboratori. Non è un problema se gli esperimenti concorrenti sono nello stesso luogo, basta che i gruppi di scienziati siano indipendenti, come qui al CERN".


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