CERN/ Quale bosone? Il fascino di una scoperta che apre una nuova fisica

- Juan Rojo

Il Cern presenta il Bosone di Higgs. La teoria sulla materia acquista ‘consistenza’: si chiude una avventura scientifica durata trent’anni. E per JUAN ROJO se ne apre un altra…

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Eccolo! Il Bosone di Higgs

Ieri il Cern, il laboratorio europeo della fisica delle particelle preso Ginevra, ha annunciato la scoperta di una nuova particella, un bosone di massa 125 GeV che sarebbe compatibile con il bosone di Higgs, la cosiddetta particella di Dio. Dopo la follia mediatica di questo risultato, che ha fatto la prima pagina in giornale e televisioni, possiamo fermarci un attimo per riflettere su perché noi fisici siamo così convinti che la scoperta è solida, ma allo stesso tempo perche non possiamo tirare conclusioni sulla natura della nuova particella; e in più, per fare qualche riflessione sull’esperienza della scienza come avventura umana.

I due seminari scientifici, dell’americano Joe Incandela, spokesman di CMS, e dell’italiana Fabiola Gianotti, spokeswoman di ATLAS, hanno mostrato dei risultati che superavano qualunque attesa. Prima di tutto, entrambi gli esperimenti osservano lo stesso eccesso di eventi rispetto al rumore di fondo: è il segno della presenza di una nuova particella, sia nei dati dell’anno scorso presi a una energia dei fasci di protoni di 7 TeV, sia nei dati di quest’anno a  8 TeV, con la stessa massa di circa 125 GeV. 

In più, questo eccesso si trova in modo consistente nei diversi canali di decadimento, essendo i due più dominanti quelli dove il bosone di Higgs si disintegra sia in due fotoni sia in due bosoni Z. Tutto sommato, entrambi gli esperimenti trovano separatamente una significatività statistica di cinque sigma; vale a dire che le probabilità che il segnale osservato sia solo una fluttuazione spuria è di meno di 1 su tre milioni. E la significatività globale di ATLAS e CMS insieme sarà ovviamente molto più grande. Come ha detto il direttore generale del Cern, il tedesco Rolf Heuer, dopo le presentazioni di ATLAS e CMS, «questa volta tutti siamo d’accordo: ce l’abbiamo fatta, l’abbiamo trovato!». 

Questa scoperta è da una parte la conclusione di una gigantesca avventura scientifica, durata più di trent’anni, dove decine di migliaia di persone di tutte le parti del mondo hanno lavorato insieme nel tentare di rispondere ad alcune delle domande più importanti che la scienza oggi si pone, come l’origine delle masse delle particelle, la natura della materia e dell’energia oscura o l’origine dell’universo. 

Ma in realtà più che una conclusione, quello che abbiamo vissuto ieri al Cern è un punto de partenza per una nuova epoca dorata della fisica teorica. Infatti, adesso abbiamo la certezza che abbiamo trovato una nuova particella, un bosone, che é consistente con il bosone di Higgs del modello standard della fisica di particelle. Bisogna però stare attenti: non siamo certi, con i dati attuali, che questo Higgs sia proprio quello del Modello standard. Per questo è necessario misurare accuratamente tutte le sue proprietà, come accoppiamenti e sezioni d’urto, per capire veramente la sua natura. 

Se per esempio scoprissimo che questo bosone di Higgs è quello non del modello standard, ma è un Higgs supersimmetrico, si aprirebbe la possibilità di trovare tante nuove particelle nei prossimi anni a LHC; e così via per tanti altri modelli esplorati dai fisici teorici. Infatti, alcuni delle misure di LHC potrebbero suggerire deviazione rispetto alle predizione del Modello standard, come una sezione d’urto più grande di quella prevista nel canale fotone-fotone o un decadimento meno forte di quello che aspettavamo nel canale tau-tau. In questo senso, i prossimi mesi e anni saranno cruciali per capire bene le implicazioni di questa scoperta monumentale, che da una parte chiude una lunga strada scientifica, ma dal’altra, come tutte le grandi scoperte, ne apre tante altre ancora più affascinanti.

Alcuni dettagli tecnici per capire l’enorme lavoro che sta dietro a i risultati di ieri. I dati presentati hanno stati presi dei rivelatori di LHC fino a due settimane fa, quando di solito la catena di analisi dai rivelatori fino alee grafiche finali comporta parecchi mesi. Sia ATLAS che CMS hanno fatto l’analisi “in cieco”, cioè per evitare degli errori sistematici non hanno analizzato i dati nella regione del possibile segnale fino ad alcuni giorni prima. E adesso le misure sono così buone che si può iniziare, infatti, a determinare le proprietà fisiche della nuova particella: grazie al lavoro di tanti giovani ricercatori che, come sottolineato ieri, hanno lavorato giorno e notte per finire le analisi in tempo (e non è  una esagerazione), abbiamo i primi test della simmetria custodiale, uno dei principale fondamenti della fisica delle particelle, presente nei libri di testo per 40 anni ma che neppure il fisico più ottimista potrebbe pensare di studiare solo pochi mesi fa.

L’evento di ieri al Cern ci ha permesso anche di guardare in faccia all’esperienza della ricerca e della scoperta scientifica: non un’attività fredda e cerebrale come alcuni la vorrebbero vedere, ma un’impresa che coinvolge tutte le dimensioni della nostra umanità. Vedere Peter Higgs, il padre della particella ieri scoperta, piangere come un bambino dopo il seminario;  tutti i grandi fisici ridere e applaudire, lo spokesperson di CMS, Joe Incandela, fermandosi alcuni secondi, come bloccato per il fascino, contemplando la grafica dove il picco del segnalo dovuto all’Higgs si alzava senza dubbio come un colosso sopra il gigantesco rumore di fondo…

La scienza come attività integralmente umana, che nasce e tocca profondamente i nostri cuori: in questi giorni di scoperte storiche, siamo in grado di vedere la vera faccia non solo della natura fisica, ma anche dell’esperienza umana del fare scienza. Tutti quelli che eravamo li potevamo dire di essere fieri di dedicare la nostra vita a questa affascinante (e bella) avventura che è la ricerca scientifica.

Nel suo racconto della sua amicizia con il grande fisico Richard Feynman, Leonard Mlodinow spiega come Feynman vedeva che ogni grande scoperta che lui aveva fatto, e non ne aveva fatte poche, gli portava un immenso piacere per alcuni giorni; ma dopo la fatica e le immense difficoltà del lavoro scientifico ritornavano. Si chiedeva infatti se tutta una vita di lavori e sacrifici per la scienza avevano senso solo per questi pochi giorni di felicità. 

Dopo giorni come quello di ieri al Cern, io posso rispondere affermativamente alla domanda di Feynman. La scoperta del bosone di Higgs, con tutto il lavoro che c’è dietro, parla direttamente di quello che ci fa veramente uomini: la ricerca del senso delle cose, delle ragioni perche la natura è come è, e non diversa, il capire chi siamo e dove andiamo. Oggi con il bosone di Higgs abbiamo potuto contemplare ancora una volta la grandezza del disegno cosmico, in qualche senso, abbiamo contemplato l’infinito in faccia. E questa è la certezza che ci permette andare avanti, con tutte le sue difficoltà, nell’impresa scientifica: la certezza che la natura non solo è ordinata, ma anche “buona”, fino al punto che noi uomini, punti indistinguibili nella immensità del universo, possiamo capirla a livelli così profondi.

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