L'impronta di Dio
di Emilio Santoro
La notizia è di quelle ghiotte, di quelle che dai fogli densi di astrusi calcoli dei fisici o dai sofisticatissimi laboratori dove stuoli di scienziati, spesso sottoterra o sotto le montagne, scandagliano l’inverosimilmente piccolo, possono rimbalzare sulle prime pagine dei giornali, solleticando la curiosità anche dell’uomo della strada. Ebbene, due diversi esperimenti montati sul grande acceleratore di protoni che si fanno collidere sotto il confine franco-svizzero hanno evidenziato la presenza de... l’ombra di Dio. Non si tratta ovviamente di una strabiliante quanto inverosimile scoperta teologica, bensì di qualcosa che molto più prosaicamente aiuterebbe a comprendere un meccanismo che è alla base dell’esistenza della materia, quello che darebbe “consistenza” a quest’ultima: la particella (bosone) di Higgs.
Il 13 dicembre scorso, entrambi i coordinatori italiani degli esperimenti CMS e ATLAS hanno dato notizia della presenza di segnali coerenti con la possibile comparsa del bosone di Higgs, quello che più popolarmente è conosciuto come “la particella di Dio”, il segno inequivocabile dell’esistenza del cosiddetto “campo di Higgs”, che permea tutto lo spazio e che, nell’interazione con le altre particelle, attribuirebbe a queste ultime una grandezza fondamentale, la loro massa. Il risultato ottenuto non è la prova oggettiva della sua presenza: l’evidenza sperimentale ottenuta darebbe indicazioni molto precise sul valore della sua massa, pari a circa cento volte quella del protone: 124-125 GeV (gigaelettronvolt, che è una unità di energia, perché i fisici delle particelle non lavorano con l’unità di massa, bensì con la sua trasformata che si basa sull’equivalenza massa-energia). Insomma, non è stato trovato ancora il proiettile, bensì la pistola fumante. Entrando più nel merito, i fisici, per dare certezza ai loro esperimenti, ragionano in termini di “deviazione standard”: il risultato ATLAS a livello statistico è coerente fino a un massimo di 3,6 deviazioni standard, mentre il CMS riferisce di un segnale che arriva a 2,6 deviazioni standard. Nella fisica delle alte energie, una significatività statistica di 5 deviazioni standard è considerata prova dell’esistenza di una particella; 3 deviazioni standard potrebbero invece rappresentare una evidenza della sua “probabile” esistenza.
Il bosone di Higgs sarebbe l’anello mancante della teoria che descrive il complesso delle parti infinitesime che compongono la materia (particelle elementari) e delle loro interazioni, il cosiddetto “Modello Standard”. Teoria elegante e sofisticata, ma che nella sua trattazione matematica presenta una imbarazzante situazione riguardo a certe soluzioni che offrono come risultati degli infiniti. Beninteso, la teoria si adatta ottimamente alla descrizione del mondo delle particelle fondamentali e al momento non ne esiste una migliore, ma per evitare questi fastidiosi infiniti, i fisici teorici hanno dovuto rinunciare, in determinate situazioni, a prendere in considerazione le masse delle particelle. In definitiva, il Modello Standard spiegherebbe ogni cosa alla perfezione, ma non la massa degli oggetti. L’unico modo in cui quest’ultima, cacciata dalla porta, possa rientrare dalla finestra senza produrre infiniti, è quello di teorizzare un campo che offra la giusta soluzione. Ma nel mondo infinitesimo, gli esperimenti non riescono a vedere il campo, bensì la particella che lo identifica, un po’ come se la scoperta di una pallina da tennis farebbe supporre l’esistenza di un campo da tennis o un pallone da calcio quello ad esso corrispondente.
Il campo di Higgs conferirebbe massa alle particelle attraverso un meccanismo che può essere descritto immaginando un salone in cui sia presente una distribuzione uniforme di persone. Se dalla porta dovesse entrare un tizio famoso, è facile immaginare che attorno ad esso, magari per chiedere autografi, si addenserebbe un certo numero di ammiratori, tra i presenti, col risultato di frenare il suo incedere. Ecco, l’effetto di questo addensamento corrisponderebbe all’attribuzione di “massa”.
Se perdiamo le chiavi di casa di notte per strada, l’unica possibilità di trovarle è di cercarle sotto un lampione. Nel caso del bosone di Higgs, dal baluginio che ha attratto la nostra attenzione, forse adesso sappiamo sotto quale lampione cercare.