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Il Bosone di Higgs è l’ultima particella del modello standard delle particelle elementari a essere stata osservata sperimentalmente. Due esperimenti al CERN di Ginevra, ATLAS e CMS hanno indipendentemente identificato questa elusiva particella, la cui esistenza era stata teorizzata mezzo secolo fa da Higgs ed Englert e che ha fruttato loro il premio Nobel per la fisica 2013. L’osservazione di questa  particella conferma la nostra fondamentale comprensione del mondo microscopico.

particles

Cosa sono i bosoni? Le particelle elementari possono essere divise in due grandi categorie in base alle loro proprietà microscopiche: bosoni e fermioni. I bosoni derivano il loro nome dal fisico indiano Satyendra Nath Bose; i fermioni da Enrico Fermi. Le forze fondamentali (elettromagnetica, nucleare forte, debole, gravitazionale) sono esercitate tramite bosoni, mentre la materia (atomi, nuclei) è composta di fermioni. La luce – o meglio l’onda elettromagnetica che costituisce i fotoni – è un bosone, mentre gli elettroni sono fermioni. Un gruppo di bosoni può condividere le stesse caratteristiche e dare origine quindi a luce coerente come quella del laser. I fermioni devono essere invece impilati l’uno sull’altro e danno origine ad esempio alle nubi elettroniche che circondano gli atomi.

 

Ma perché è detta particella di Dio? Il nome non ha alcun senso. Compare nel libro di Leon Lederman, ma è frutto di una censura dell’editore, dato che l’autore l’aveva originariamente chiamato “la particella dannata” (the goddamn particle),perché terribilmente difficile a trovarsi (il che, detto da un Premio Nobel per i neutrini – che possono attraversare la terra senza batter ciglio – la dice lunga sulla difficoltà della misura).

Quindi la ricerca è conclusa? No: innanzitutto sarà necessario osservare questi bosoni in numero molto più elevato, studiarne la natura, le proprietà e le caratteristiche.

bigbang

Inoltre c’è un problema fondamentale: Sono più di settanta anni che le  osservazioni astronomiche  mostrano come tutte le stelle, i pianeti, il gas interstellare sono costituiti da particelle del modello standard ma ammontano ad appena il 4% della massa dell’universo. Di questo ammanco cosmico di materia, il 23% è costituito da “materia oscura” (la natura del restante 73% è ancora più misteriosa). Si tratta di una particella sconosciuta, che non appartiene alla pagina dell’album appena completata, ma probabilmente ad una pagina nuova di zecca, tutta ancora da scoprire.  La nostra Galassia e le altre miriadi che popolano l’universo non potrebbe esistere se non fosse per la materia oscura, che opera come una specie di melassa che la tiene insieme.

Cospirazioni matematiche? Senza evocare scenari propri di libercoli di pseudo-scienza, la teoria del modello standard ha un problema: per effettuare le precisissime previsioni che hanno consentito non solo di osservare il bosone di Higgs, ma anche costruire GPS, satelliti e acceleratori di particelle  per la cura dei tumori, è necessario prevedere che per ogni bosone debba esistere un fermione e per ogni fermione un bosone. Nessuna di queste particelle, che chiamiamo supersimmetriche, è stata sino ad ora osservata, ma la più leggera di queste, il neutralino, potrebbe costituire la materia oscura. Sarebbe il candidato ideale, la panacea di ogni male: risolverebbe il problema della materia oscura, spiegherebbe l’espansione rapidissima dei primi istanti dopo il Big Bang, metterebbe a posto le teorie matematiche e spalancherebbe la porta verso  mondi sino ad ora sconosciuti ed una comprensione molto più profonda  dell’universo.

E quindi il canto del cigno?  Il problema è che la materia oscura sfugge ad ogni tentativo di osservazione diretta. Se l’osservazione indiretta, ossia astronomica, è ormai all’ordine del giorno, quella nei laboratori sotterranei non fornisce alcun risultato. L’osservazione di un gruppo italiano sotto la montagna del Gran Sasso attende conferme da altri esperimenti; i dati provenienti dallo spazio, come quelli del  nostro esperimento Pamela, orbitante da 7 anni su satellite, mostrano tracce che –  di nuovo – necessitano di altre misure che completino il quadro teorico. Soprattutto al CERN gli stessi esperimenti ATLAS e CMS che hanno scoperto il bosone di Higgs, non trovano alcuna traccia di questa particella supersimmetrica.

Allora è tutto sbagliato?  Le teorie attuali sono verificate ogniqualvolta accendiamo la tv o lo stereo. Il problema è il passo successivo, il prossimo balzo qualitativo verso la comprensione dell’Universo. Sarebbe un balzo pari a quello compiuto alla fine del XIX secolo, quando si comprese che l’elettricità e il magnetismo erano in realtà la stessa cosa: si passò in pochi anni dalle  calamite e scintille alle onde radio ed ai computer. Se la teoria non verifica le osservazioni sperimentali sarà necessario cambiarla con una che descriva la natura. Il timore di molti ricercatori è che però la particella supersimmetrica abbia una massa così elevata da essere pressoché irraggiungibile con gli strumenti attuali e richieda futuri esperimenti ancora in fase embrionale.

Solo le misure future ci potranno dire come stanno le cose: fortunatamente nel mondo scientifico le opinioni ed i dibattiti anche veementi tacciono di fronte all’esperienza galileiana della Natura, sia che questa richieda anni, decenni o secoli per essere effettuata.

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