E se la particella non fosse il bosone di Higgs?

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La scoperta del bosone di Higgs rappresenta uno straordinario successo della scienza moderna e della tecnologia ad essa associata. Essa conferma, in particolare, la validità della ricerca scientifica in fisica teorica e sperimentale, e costituisce un importantissimo passo in avanti nella comprensione dei costituenti e delle forze fondamentali della natura. È una grandissima conquista per l’umanità intera che alcuni scienziati, non solo Higgs ma anche Englert e Brout, abbiano predetto quasi cinquant’anni fa, sulla base di considerazioni squisitamente teoriche, l’esistenza di questa particella, e su tale teoria sia stato elaborato il cosidetto "Modello Standard" (MS) delle particelle elementari; che per quasi quaranta anni siano stati costruiti, superando ogni sorta di difficoltà tecnologiche, strumenti di misura via via più sofisticati, che hanno portato a scoperte fenomenali confermando tutti gli aspetti principalidel MS, dalle correnti neutre ai portatori delle forze deboli, responsabili della radioattività; che riunendo una comunità di migliaia di fisici e tecnologi da tutto il mondo sia stato costruito il "Large Hadron Collider" (LHC), un’opera da circa 10 miliardi di euro, per trovare la particella di Higgs, l’ultimo e il più elusivo degli elementi costitutivi del Modello Standard
Questa particella, e le sue proprietà, sono inoltre fondamentali alla comprensione dell’universo che ci circonda, e tutti noi speriamo che si aprano rapidamente nuovi orizzonti che ci permettano di spiegare i tanti interrogativi ancora irrisolti.

Al di là della giusta soddisfazione, questa scoperta, tuttavia, rischia di lasciare per lungo tempo la ricerca in fisica su un binario morto, qualora fosse confermato che la particella annunciata il 4 luglio scorso al CERN è effettivamente il bosone di Higgs "standard”.

Quasi subito dopo la sua elaborazione, infatti, si capì che il Modello Standard equipaggiato con il bosone di Higgs è afflitto da seri problemi concettuali, che rendono la teoria profondamente instabile, e per questo motivo molti fisici teorici, tra cui il famosissimo Stephen Hawking, non amano la soluzione trovata dal fisico scozzese.
Per ovviare a questa instabilità negli ultimi trent’anni o giù di lì sono state elaborate dozzine di teorie alternative dette BSM, "Beyond the Standard Model” - ovvero oltre il Modello Standard - che risolvono, o almeno alleviano in parte i problemi da questo sollevato. Alcune di queste non hanno retto il confronto con i dati sperimentali, altre come la Supersimmetria e alcune teorie senza una particella di Higgs elementare sono ancora potenzialmente valide. In molti casi esse rispondono inoltre ad alcuni interrogativi fondamentali lasciati irrisolti dal MS: cos’è la materia oscura (che rappresenta circa il 95 % della materia presente nell’Universo e di cui vediamo solo gli effetti gravitazionali); come si è generata l’asimmetria che osserviamo nell’universo tra materia e antimateria; quale meccanismo fornisce una massa ai neutrini. Il Modello Standard inoltre non dice nulla sull’unificazione delle forze (il Santo Graal di tutti i fisici), in particolare sull’unificazione delle altre forze a quella di gravità, la cui formulazione quantistica definitiva non è stata ancora trovata nonostante quasi un secolo di tentativi. 

In pratica tutte le teorie BSM predicono l’esistenza di nuove particelle oltre quelle note e, in generale, le più leggere di queste nuove particelle possono essere identificate con la materia oscura che pervade il nostro Universo. Per quasi tre decenni si è data la caccia alle particelle extra, di cui non si è vista finora traccia, e in ogni caso ci saremmo aspettati che gli esperimenti di LHC le trovassero alle energie fin qui esplorate, cosa che non è ancora avvenuta. Sebbene i primi dati sulle probabilità di disintegrazione puntino al bosone di Higgs, la speranza è che la particella del CERN, a fronte di misure più accurate, risulti invece parte di un Modello Standard “esteso”. Questo però lo potremo sapere solo continuando ad approfondire le nostre ricerche, sia da un punto di vista sperimentale che teorico.

Se invece fosse proprio il bosone di Higgs del MS, e null’altro fosse scoperto, saremmo in un bel guaio, senza suggerimenti sulla direzione da prendere per risolvere il problema dell’instabilità della teoria, o spiegare la natura della materia oscura.

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