Il bosone di Higgs
IL BOSONE DI HIGGS: CHI E’ QUESTO SCONOSCIUTO
Qualche settimana fa la notizia della scoperta della “particella di Dio” ha fatto il giro del mondo, in televisione abbiamo visto gli scienziati esultare di gioia ed annunciare questo grande evento. Ma, dopo l’entusiasmo dei primi minuti, tra molti probabilmente è sorta una domanda: “Cosa è e a cosa serve?”
Iniziamo con il dire che quello che è stato annunciato i primi di luglio non è ancora una vera è propria scoperta, ma semplicemente la comunicazione di alcuni risultati preliminari, che potrebbero, il condizionale è d’obbligo, portare all’individuazione di quello che i fisici nucleari cercano da molti anni, o ancora alla scoperta di qualcosa di completamente nuovo, così come ad un buco nell’acqua (vedi neutrini che vanno più veloci della luce).
Ora passiamo a vedere cosa gli scienziati sperano di aver scoperto: il “bosone di Higgs” o quella che viene volgarmente detta la “particella di Dio”, quest’ultimo appellativo le fu dato dai media dopo l’uscita del libro scritto sull’argomento dal fisico americano Leon Lederman, premio Nobel nel 1988 per le ricerche sui neutrini, il cui titolo (“The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?”) fu modificato dall’editore per motivi commerciali.
Per prima cosa analizziamo il nome della particella che sarebbe stata individuata: “bosone di Higgs”, andiamo a vedere cosa è un bosone e perché questo bosone è detto di Higgs.
La fisica attualmente ha dimostrato che ogni cosa nell’universo è formata da 12 mattoncini detti particelle fondamentali e che gli elementi della natura interagiscono attraverso 4 forze fondamentali. I fisici negli anni ’70 hanno elaborato una teoria detta modello standard che descrive le 12 particelle fondamentali, tre delle quattro forze fondamentali e come “lavorano” tutte insieme. La teoria del modello standard ad oggi è considerata ben consolidata perché dimostrata da numerosi esperimenti. Le 12 particelle fondamentali sono divise in 2 gruppi base: i quark ed i leptoni. Le quattro forze fondamentali sono: la forza forte, la forza debole, la forza elettromagnetica e la forza di gravità. La forza di gravità, la più nota delle quattro forze, è la più debole di tutte ma ha un raggio di azione infinito, cioè la sua influenza è percepita anche a grandi distanze. Anche la forza elettromagnetica ha un raggio di azione infinito ma è molto più intensa della forza di gravità. Le altre due forze, quella debole e quella forte, dominano solo a livello subatomico, cioè possono essere percepite solo a distanze piccolissime. Oggi sappiamo che tre delle forze fondamentali si manifestano grazie allo scambio di particelle portatrici di forza: i bosoni. Ogni forza ha il suo corrispondente bosone: la forza forte è trasportata dal gluone, la forza elettromagnetica dal fotone, mentre la forza debole è dovuta ai bosoni W e Z. Anche la forza di gravità ha il suo bosone, il gravitone, ma questo non è ancora stato trovato. Il modello standard descrive molto bene come le forze e le particelle interagiscono tra loro, ma tale teoria però non include la forza più comunemente nota, quella di gravità, anche se fortunatamente a livello microscopico la forza di gravità e trascurabile rispetto alle altre tre forze. Tra la forza debole e la forza elettromagnetica vi è un legame molto stretto e tali forze sono descritte con una teoria unica, che è la base del modello standard. Tale unificazione implica che elettricità, magnetismo, “luce” ed alcuni tipi di radioattività siano tutti manifestazioni di un’unica forza di base denominata forza elettro-debole. Ma la teoria prevede, affinché questa unificazione funzioni, che le particelle portatrici della forza non abbiano massa. La massa è una delle caratteristiche delle particelle, così come lo è per esempio anche la carica elettrica. Potremmo vedere queste proprietà come quelle che possono distinguere alcuni esseri viventi tra di loro, per esempio una giraffa ed un elefante hanno entrambi un collo ed un naso, ma la giraffa ha il collo lungo ed il naso “corto”, un elefante ha invece un collo “corto” ed un naso lungo. Allo stesso modo alcune particelle hanno carica positiva, altre negativa, altre ancora neutra; alcune particelle hanno massa, mentre altre hanno massa nulla. Purtroppo gli esperimenti dimostrano che l’ipotesi che prevede che le particelle portatrici delle forza elettro-debole non abbiano massa è errata. Così il fisico britannico Higgs insieme ad altri suoi colleghi ipotizzò che subito dopo il Big Bang (l’esplosione da cui ha avuto origine l’universo) tutte le particelle non avessero massa. Quando l’universo si raffreddò e la temperatura scese sotto un valore critico si formò un campo di forza detto campo di Higgs e con esso la sua corrispondente particella portatrice, il bosone di Higgs (il campo di forza e la particella portatrice prendono il nome dallo scienziato che li ha ideati). Ogni particella che interagisce con il campo di Higgs attraverso il bosone di Higgs riceve una massa, più una particella interagisce più diventa “pesante”, mentre le particelle che non interagiscono con il campo rimangono prive di massa.
Il ritrovamento di questo bosone servirebbe quindi a confermare la teoria proposta da Higgs ed i suoi colleghi e a spiegare come alcune particelle possano avere una massa, ciò darebbe ancora più forza alla teoria (il modello standard) che descrive i comportamenti dei mattoni che costituiscono tutto ciò che ci circonda. All’apparenza tale scoperta non porta alcun cambiamento nella vita di tutti i giorni, ma serve a saziare quella fame di conoscenza che è caratteristica comune di tutti noi, anche se bisogna tenere presente che molte scoperte che ad oggi sembrano non avere ricadute sulle nostre vite potrebbero un giorno dimostrarsi importantissime, vedi per esempio la scoperta delle onde elettromagnetiche e delle leggi che le governano che oggi ci permettono di trasmettere i segnali radio televisivi, di comunicare con i cellulari; o come le leggi della termodinamica che hanno permesso di realizzare frigoriferi e condizionatori, motori di automobili…. La ricerca delle scienze così dette di base è spesso vittima di tagli da parte dei governi di tutto il mondo perché le sue scoperte sono poco comprensibili e difficilmente spendibili nell’arco di brevi periodi, ma che spesso portano, in futuri neanche tanto remoti, a miglioramenti considerevoli della vita umana.
Sergio Billotta
Tecnologo
Istituto Nazionale di Astrofisica – Osservatorio Astrofisico di Catania
billotta@oact.inaf.it
Related Posts
Tags
Share This
