La notizia ha fatto il giro nel mondo in poche ore: i risultati di due esperimenti all'LHC di Ginevra regalano un Natale di speranza alla comunità dei fisici

di Carlo Nicola Colacino, fisico

Una grande eccitazione si sta diffondendo in queste ore sia nella comunità scientifica che nei social network: CMS e Atlas, due esperimenti separati del Large Hadron Collider (LHC), il più grande acceleratore di particelle al mondo, hanno annunciato di aver visto indipendentemente l'uno dall'altro eventi compatibili con un bosone di Higgs di massa circa 124 Gigaelettronvolt (GeV). Fabiola Gianotti, portavoce dell'esperimento Atlas, e Guido Tonelli, spokesperson dell'esperimento CMS, hanno entrambi sottolineato che i loro risultati potrebbero essere dovuti semplicemente a fluttuazioni statistiche ma allo stesso tempo sono compatibili con la presenza del bosone di Higgs. Semplificando, se noi lanciassimo una moneta 20 volte ed ottenessimo 16 volte testa, potremmo pensare che la moneta sia truccata. Ma solo lanciando la moneta centinaia, migliaia di altre volte, possiamo verificare o smentire questa ipotesi con ragionevole certezza statistica. Servono dunque altri “lanci”, altri dati e altri eventi prima di trarre conclusioni.

Ma cos'è il bosone di Higgs, spesso ribattezzato anche la particella di Dio? E perché la ricerca del bosone di Higgs rappresenta attualmente lo sforzo scientifico più grande della fisica sperimentale? Secondo i fisici, esistono quattro forze, o interazioni, fondamentali: la gravitazione e l'elettromagnetismo, conosciute fin dai tempi degli antichi greci, a cui si aggiungono l'interazione nucleare debole, responsabile per esempio dei processi che si svolgono nel sole, e l'interazione nucleare forte, responsabile della stabilità dei nuclei atomici. Tre di queste interazioni fondamentali - è la gravità a restare fuori - sono descritte da un modello chiamato Modello Standard delle particelle elementari: una delle più complesse costruzioni della mente umana. Il Modello Standard è la teoria fisica più importante insieme alla Relatività einsteiniana: essa descrive il funzionamento dell'Universo ed ha trovato, a partire dagli anni '60 del secolo scorso, conferme sperimentali strabilianti. I fisici teorici tuttavia non sono completamente soddisfatti. Il Modello Standard ha circa 20 parametri “liberi”, parametri cioè il cui valore non è predetto dalla teoria ma dev'essere misurato sperimentalmente, ed ha un buco concettuale imbarazzante: non spiega come le particelle elementari acquisiscano la loro massa.

Per ovviare a questo inconveniente, sei fisici teorici, tra cui il britannico Peter Higgs, proposero nel 1964 una spiegazione piuttosto elaborata, il “meccanismo di Higgs”, secondo cui le particelle acquisiscono massa interagendo con un campo che permea l'universo, il campo di Higgs.
Nella fisica quantistica ad ogni campo è associata una particella, quindi al campo di Higgs è associato il bosone di Higgs. La parola bosone, che deriva dal nome del fisico indiano Satyendranath Bose, indica le proprietà di simmetria della particella: così come gli esseri umani sono naturalmente divisi in maschi e femmine, le particelle elementari si dividono in bosoni e fermioni (da Enrico Fermi). Il Modello Standard non predice la massa del bosone di Higgs, tuttavia la consistenza della teoria e i risultati sperimentali già trovati vietano sia un bosone troppo leggero - che sarebbe stato d'altro canto visto in precedenti esperimenti al CERN- che troppo pesante. La comunità dei fisici è quasi concorde nel dire che “o gli esperimenti attuali all'LHC trovano il misterioso bosone e decretano il trionfo del Modello Standard, oppure bisogna rivedere completamente il meccanismo stesso”.
Che fare dunque? Aspettare i nuovi risultati, senza dubbio. Nel frattempo nulla ci vieta di fare volare la nostra fantasia e immaginare il bosone di Higgs interagire con i neutrini superluminali...