FISICA/ Da LHC agli altri esperimenti alla caccia delle particelle “oscure”

- Francesco Cerutti

A Grenoble si è svolta Hep 2011, la conferenza organizzata dalla European physical society sulla fisica delle alte energie. FRANCESCO CERUTTI ci racconta di cosa si è parlato

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La sala controllo dell'acceleratore Lhc di Ginevra (Foto Ansa)

Dopo l’edizione del 2009 a Cracovia, quest’anno è stata Grenoble a ospitare Hep 2011, la conferenza organizzata dalla European physical society sulla fisica delle alte energie. La conferenza è tra le più importanti a livello mondiale e ha radunato un numero particolarmente elevato di fisici di ogni provenienza.

Molti sono i risultati presentati: si spazia dalla fisica dei neutrini alla materia oscura, dalla teoria supersimmetrica alla ricerca del bosone di Higgs. All’ora di pranzo si è tenuta un’intensa press conference, dove le domande sono state rivolte soprattutto al Direttore generale del Cern, Rolf-Dieter Heuer. Nella modesta platea di giornalisti erano presenti anche personaggi del calibro di George Smooth, Luciano Maiani e Sheldon Glashow.

La prima domanda, rivolta dall’inviato della rivista Nature al Direttore è forse un po’ provocatoria. Dopo più di un anno di funzionamento di LHC ancora non ci sono state grandi evidenze che suggeriscano la presenza di nuova fisica al di là del Modello Standard. Non dovremmo dirci per lo meno sconcertati da questo? Ma come subito risponde Heuer, c’è grande ottimismo. Il lavoro svolto finora attorno a questa macchina straordinaria è di altissimo livello e lo dimostrano i dati e le analisi svolte dalle collaborazioni sperimentali.

Molti dei risultati presentati durante la conferenza, infatti, includono i dati più recenti e questo significa che il lavoro assolutamente non banale di analizzarli è stato svolto nei pochi giorni antecedenti la conferenza stessa, dimostrando grande efficienza e competenza. Non bisogna dimenticare che il funzionamento di LHC è previsto per i prossimi vent’anni: siamo quindi solo all’inizio.

Per determinare con certezza e precisione effetti di nuova fisica è necessario un enorme numero di collisioni per avere la statistica sufficiente a determinare nuovi fenomeni. Il lavoro del fisico richiede una grande pazienza e sull’esistenza o la non esistenza della “particella di Dio”, che spiegherebbe la massa delle particelle del Modello Standard, si potrà dire qualcosa probabilmente già verso la fine del 2012.

Qualunque cosa succeda a LHC nei prossimi anni, sia che si osservi l’Higgs sia che si decreti la sua non-esistenza, molte porte verranno aperte (e altre verranno chiuse). Se il bosone risultasse essere “leggero” potrebbe essere proprio un “Standard Model Higgs” che completerebbe quindi la teoria del Modello Standard, ma ancora ci sarebbe la possibilità per un bosone di Higgs supersimmetrico. Cosa che sarebbe invece esclusa per range di massa al di sopra dei 150 GeV.

Questo modello, che negli ultimi decenni ha descritto la fisica delle particelle elementari con grande accuratezza, potrebbe risultare completo o potrebbe avere bisogno di una “teoria complementare”, come per esempio la supersimmetria. Per poter dire qualcosa di preciso su questa teoria in questo range di energie sarà necessario disporre di una statistica dieci volte maggiore e probabilmente sarà anche necessario elevare l’energia alla quale avvengono le collisioni.

Durante la conferenza stampa si è parlato di diversi altri ambiti in cui l’aspettativa è alta. Uno di questi è la fisica delle astroparticelle. Nell’esperimento K2K, impegnato nella misura di oscillazioni di neutrini, è stato possibile osservare in un fascio inizialmente puro di neutrini la comparsa di neutrini elettronici. Questo permetterebbe la misura del terzo angolo di mixing della matrice che relaziona gli autostati di massa e quelli di sapore dei neutrini (l’equivalente nel settore leptonico della famosa matrice Cabibbo Kobayashi Maskawa), permettendo così di accedere al parametro delta, che getterebbe nuova luce sull’asimmetria materia-antimateria.

Sempre nel campo delle astroparticelle, nella ricerca di Wimps (Weakly interacting massive particles) impressiona la velocità con cui diversi esperimenti in tutto il mondo stanno migliorando la loro sensibilità, in regioni di energia differenti. C’è chiara complementarietà con LHC: queste particelle, che se osservate potrebbero spiegare la materia oscura, devono potersi ritrovare anche nelle collisioni prodotte nel Large Hadron Collider.

Come sottolineava il Premio Nobel S. Glashow durante la conferenza, non c’è convergenza di intenti solo all’interno dei singoli esperimenti, ma anche di esperimenti diversi che in questa epoca in cui ci troviamo possono illuminare lo stesso pezzo di natura percorrendo strade anche molto diverse tra loro.

Non c’è mai stata nella storia della fisica una stagione di così grande fermento e di così ampia collaborazione internazionale come quella che stiamo vivendo. Il desiderio di conoscere cosa c’è più in là di ciò che già conosciamo (o crediamo di conoscere) non è mai stato così tangibile nella comunità scientifica. Le parole del Direttore Generale Rolf Heuer suonano come una sfida: già si sta pensando a una macchina dopo LHC. Per progettarla ci sarà bisogno di molta intelligenza e per poterci riuscire ogni continente è chiamato a contribuire. La sfida è aperta a tutti.

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