Sempre più vicini al bosone di Higgs

Sono passati quasi cinquant'anni da quando i fisici hanno iniziato a dare la caccia al bosone di Higgs, prima usando equazioni matematiche volte a capire la consistenza logica della teoria, poi armati di avanzatissimi acceleratori di particelle e sofisticati strumenti di rivelazione. Ora pare che sia la volta buona. Il 13 dicembre nel laboratorio del CERN di Ginevra sono state presentate le analisi sulla ricerca del bosone di Higgs, basate sui dati prodotti dall'LHC nel 2011. I risultati non permettono ancora un'interpretazione definitiva. L'incertezza statistica è troppo grande per raggiungere il grado di sicurezza necessario per dichiarare una scoperta. Eppure, gli indizi raccolti dagli esperimenti dell'LHC aprono uno spiraglio attraverso il quale si comincia a intravedere il volto di questa particella, da tanto tempo ricercata.

Per avere una conferma di queste prime osservazioni bisognerà attendere il prossimo anno. Si prevede che nel 2012 l'LHC produrrà più del doppio delle collisioni tra protoni ottenute quest'anno, permettendo ai fisici del CERN di rispondere in modo definitivo alla questione sull'esistenza del bosone di Higgs.

Un'eventuale scoperta del bosone di Higgs sarebbe una tappa fondamentale nel nostro cammino di conoscenza del mondo fisico. Questa scoperta confermerebbe l'ipotesi teorica secondo la quale l'intero spazio-tempo del nostro universo è permeato da una sostanza che influenza la propagazione delle particelle e determina alcune speciali proprietà delle forze che osserviamo in natura. In particolare, la sostanza associata al bosone di Higgs permette alle forze responsabili dei processi termonucleari che fanno brillare il sole di agire solo a distanze piccolissime, distanze 500 volte inferiori alla dimensione di un singolo protone. Inoltre, le dimensioni stesse degli atomi sono determinate proprio dalla densità di energia di questa sostanza invisibile. La nostra esistenza e i fenomeni naturali che osserviamo tutti i giorni non sarebbero possibili senza uno spazio-tempo riempito da un mare invisibile composto dalla sostanza associata al bosone di Higgs.

L'LHC sembra essere quasi riuscito a mettere in evidenza questo mare invisibile, creando su di esso una piccola onda, osservata in forma di bosone di Higgs. Questa scoperta non sarebbe solo un traguardo per la fisica delle particelle, ma un successo della nostra capacità di interpretare la natura e di capirne i principi fondamentali. La comprensione delle proprietà dello spazio-tempo è un risultato che travalica la frontiera scientifica, investendo tutti i campi di attività intellettuale umana.

I risultati presentati al CERN suggeriscono che la massa del bosone di Higgs sia compresa tra 115 e 127 GeV, con un valore più probabile tra 124 e 126 GeV. Questo dato preliminare ci permette già di iniziare a fare qualche congettura. La supersimmetria è una delle ipotesi teoriche più interessanti nel mondo delle particelle elementari. Essa prevede un'estensione dello spazio-tempo che coinvolge speciali tipi di dimensioni, con la conseguente esistenza di un gran numero di nuove particelle. La supersimmetria è anche in grado, sotto certe ipotesi, di determinare la massa del bosone di Higgs. Purtroppo, un'esatta determinazione richiederebbe la conoscenza di tutte queste nuove particelle, di cui ancora non abbiamo precise informazioni. Ciò nonostante, i fisici teorici possono estrarre intervalli di valori plausibili della massa del bosone di Higgs. Il valore di 126 GeV, suggerito dai dati dell'LHC, è più grande di quanto ci si sarebbe aspettati dalla supersimmetria, ma non sufficientemente grande per scartare l'ipotesi. Il caso sembra ancora aperto e la caccia alla supersimmetria da parte dell'LHC continuerà ancora.

Una conferma della scoperta del bosone di Higgs aprirebbe molte domande sulla natura di questa particella e sull'eventuale esistenza di altre particelle associate alla stessa scala di energia. L'LHC ha solo iniziato la sua fase di esplorazione. L'attività del prossimo anno sarà dedicata a un'intensa fase di raccolta dati, durante la quale molti dei misteri riguardanti il bosone di Higgs saranno svelati. Poi, dopo una lunga pausa necessaria per i lavori di potenziamento, l'LHC produrrà collisioni tra protoni con energia doppia di quella attuale. Sorprese e nuove scoperte non mancheranno.