Ovvero: tutto ciò che ancora non sapete del bosone di Higgs (visto che nessuno si è preoccupato di raccontarvelo)

I ragazzi di Not Rocket Science si impegnano nel propagandare la buona divulgazione scientifica, dove per buona si intende quella divulgazione che rende accessibili a un pubblico non specialistico concetti complessi, senza stuprarli. In questi giorni mi sono trovato spesso a pensare a loro, mentre leggevo gli articoli che la stampa italiana ha dedicato alla scoperta del bosone di Higgs.

Il problema è che spiegare cosa diavolo sia e perché sia importante il bosone di Higgs richiede tempo e, ancor di più, richiede la convinzione che i propri lettori siano interessati e intelligenti. I giornali italiani non hanno tempo, e hanno più volte dimostrato di considerare i propri lettori poco più che scimmie vestite. Dire che il bosone di Higgs è importante per il modello standard, visto che permette alle particelle di avere massa, suonerà anche bene, ma non significa assolutamente nulla per un non addetto ai lavori. È un peccato, non tanto perché sia fondamentale comprendere il bosone di Higgs – si può vivere anche ignorandone l’esistenza – ma perché la storia del bosone è una delle cose più affascinanti che potrebbe capitarvi di leggere, una storia che comprende antichi Greci, gatti invisibili, schiume quantistiche e particelle di antimateria….

Noi di ghiaccionove abbiamo un sacco di tempo e un sacco di lettori intelligenti, interessati e anche abbastanza piacenti alla vista.

Ecco perché, signori e signore, vogliamo oggi proporvi la vera storia del bosone di Higgs.

Cos’è la realtà?

Alla fine della fiera, al centro della fisica sta una domanda a suo modo semplice: cos’è la realtà? Come è costituito l’universo?

La prima e più semplice delle risposte è che l’universo è composto da cose e da forze, che altro non sono se non i modi in cui le cose possono interagire. Palla, mazza e colpo. Ma di cosa sono fatte la mazza e la palla e come interagiscono quando entrano in contatto?

Materia

Per molto tempo si è creduto che la materia fosse composta di unità minime dette atomi (termine che arriva a noi dai Greci), ma negli Anni Trenta del Novecento ci si rese conto che gli atomi erano a loro volta costituiti da un nucleo (di protoni e neutroni) e da una nube di elettroni. Si pensò allora che protoni, neutroni ed elettroni fossero i veri “atomi” greci, almeno fino a che non si scoprì che protoni e neutroni erano a loro volta costituiti da degli aggeggi un po’ assurdi, giustamente battezzati con una parola senza senso: quark (termine mutuato niente meno che da Joyce).

Col tempo si scoprì che esistevano diversi tipi di quark, nonché altre particelle fondamentali (cioè non più divisibili), come i neutrini o i muoni (che, a differenza dei neutrini, non erano stati previsti da nessun modello teorico). Non solo, si scoprì anche che ogni particella aveva un doppio nel mondo dell’antimateria, cioè una particella di massa identica ma di carica opposta. Per ogni elettrone esiste quindi un positrone, e quando i due si incontrano scompaiono in una micro-esplosione di energia.

Alla fine si arrivò alla conclusione che la materia tutta era composta da particelle raggruppabili in tre diverse famiglie, a seconda della loro massa e della loro carica. La prima famiglia è composta dall’elettrone, dal neutrino elettronico, dal quark up e dal quark down. La seconda dal muone, dal neutrino muonico, dal quark charm e dal quark strange. La terza dal tau, dal neutrino tau, dal quark top e dal quark bottom.

Ed energia

Ma la materia è solo metà della storia. L’altra metà sono le forze, i modi in cui la materia interagisce. Secondo i fisici, si può dar conto delle interazioni esistenti in natura basandosi su quattro forze fondamentali: la forza gravitazionale, quella elettromagnetica e le forze nucleari deboli e forti.

La forza gravitazionale è quella che ci consente di restare con i piedi per terra, la forza elettromagnetica permette alle nostre lampadine di accendersi, mentre le forze nucleari deboli e forti agiscono solo a livello subatomico e, tra le altre cose, permettono ai quark di restare assieme dentro protoni e neutroni.

Nel corso del Novecento si è scoperto che ogni forza, a livello microscopico, è associabile a una particella, che è il più piccolo “pacchetto” esistente di forza… pacchetto, o quanto. La fisica quantistica sostiene infatti – controintuitivamente – che le forze sono composte anch’esse di particelle. Un fascio di luce è quindi una scarica di fotoni. Le forze non sono quindi continue, ma discrete. Non variano con continuità da zero a infinito, ma si muovono a scalini, a quanti, e questi scalini corrispondono alle “dimensioni” delle particelle elementari.

Così la forza elettromagnetica è associata ai fotoni, e le forze nucleari sono associate ai bosoni di gauge deboli e ai gluoni. Anche la forza gravitazionale dovrebbe essere associata alla sua particella, il gravitone, che per ora nessuno ha mai visto. Da notare, per inciso, che mentre le particelle che costituiscono la materia sono dotate di massa, le particelle associate alle forze non hanno massa e si muovono quindi alla velocità della luce (se i fotoni non si muovessero alla velocità della luce sarebbe un bel casino, in effetti).

Ottimo. Se conosciamo le particelle che compongono la materia, e conosciamo le forze che su queste particelle operano, riuscendo a spiegare i modi in cui tutto questo ben di dio si combina avremo spiegato il funzionamento dell’universo, giusto?

Più o meno.

Relatività e quanti

Il Novecento ha visto l’irrompere sulla scena di due teorie fondamentali: la relatività – generale e ristretta – e la fisica quantistica. Entrambe queste teorie sono riuscite a dar conto di fenomeni fino a quel momento inspiegabili e hanno superato indenni la fase di verifica sperimentale. A dire che le previsioni fatte usando queste teorie si sono rivelate esatte una volta sottoposte alla prova dei fatti.

Le due teorie funzionano in ambiti apparentemente distinti. La relatività generale si occupa del macroscopico, delle altissime energie, mentre la fisica quantistica del microscopico e delle basse energie. È un bene che sia così, perché permette ai fisici di usare ora l’una, ora l’altra e di evitare i punti di sovrapposizione.

Perché la verità è che le due teorie, quando vengono applicate assieme, fanno a cazzotti. Detta in termini più ortodossi, le due teorie portano a risultati contraddittori, il che implica che una delle due teorie sia sbagliata.

Scommetto che questa non ve l’aspettavate.

Tutta colpa del gatto

Che ci crediate o meno i problemi cominciano con un gatto. È quello del paradosso di Schrödinger, quello che non si sa se sia vivo o morto fintanto che resta chiuso in una scatola. Al di là del fatto che sia in grado di farvi fare una discreta figura alle feste, soprattutto in combinazione con il sempre valido Rasoio di Occam,  il gatto di Schrödinger ben esemplifica il cambio di approccio intervenuto nella fisica con l’arrivo dei quanti e, in particolare, con l’introduzione del principio di indeterminazione di Heisenberg, e la conseguente sostituzione alle certezze delle probabilità.

Il principio di indeterminazione di Heisenberg sostiene infatti che l’universo impazzisce a scale ridotte. Sostiene che di una particella elementare possiamo conoscere con una certa accuratezza posizione o quantità di moto, ma non le due assieme. Al crescere della precisione con cui ne conosciamo la posizione (che, si badi bene, non è mai assoluta), decresce la precisione con cui ne misuriamo la quantità di moto, e viceversa.

Si può intuitivamente comprendere questa osservazione ricordando che noi usiamo la luce per vedere, e che la luce è composta di particelle chiamati fotoni, dotati di energia. Per vedere un elefante dobbiamo illuminarlo, cioè bombardarlo di fotoni. Difficilmente l’energia che eroghiamo in questo modo potrà essere sufficiente a modificare il comportamento dell’elefante (a meno che non sia molto suscettibile). Ma se dall’elefante passiamo ai suoi componenti microscopici – come gli elettroni – il discorso cambia. Tanta più precisione vogliamo, tanta più energia (luce) dobbiamo fornir loro, ma tanta più energia forniamo, tanto più i nostri elettroni cominciano a schizzare da una parte all’altra come gatti su una griglia. Tanto meglio li illuminiamo, così da poterne valutare la posizione, tanto più erratico diventa il loro moto e variabile la loro velocità.

Sembrerebbe poca cosa, ma questo principio cambia tutto. Il principio di indeterminazione di Heisenberg sostiene infatti che la turbolenza del mondo microscopico è intrinseca e non legata a interventi esterni (come i nostri fotoni, usati per illuminare gli elettroni).

Il nostro bel mondo ordinato diventa folle quando viene osservato da vicino, e tanto più ci avviciniamo, tanto più è folle.

“Il principio di indeterminazione di Heisenberg ci dice che nel mondo microscopico avviene un perpetuo e frenetico trasferimento di energia e quantità di moto. Energia e quantità di moto, infatti, sono incerte anche in regioni vuote […], possono oscillare tra quantità che diventano sempre più grandi al diminuire delle dimensioni della scatola e dell’intervallo temporale considerato. […]

Chi può partecipare a questo scambio? Tutto e tutti, letteralmente. L’energia è una moneta facilmente convertibile, grazie alla famosa formula E=Mc². Quindi un’oscillazione energetica sufficientemente ampia può provocare, ad esempio, la momentanea apparizione di un elettrone e del suo compagno nell’antimateria, il positrone, anche se la regione di spazio era inizialmente vuota!” (Brian Greene)

Diciamolo in un altro modo. Una porzione di spazio, che dalla distanza ci pare vuota, quando viene osservata da vicino si rivela colma di frenetica attività. Elettroni e positroni che nascono e si annichiliscono in un attimo, particelle che appaiono e scompaiono, interazioni che durano un istante e poi cessano, e avanti così, all’infinito. La media di tutta questa attività è zero (cioè il vuoto), ma attimo per attimo quel pezzettino di universo è tutt’altro che vuoto. Proprio questo impedisce alla relatività generale e alla fisica quantistica di fondersi in una teoria unica.

Quando esaminiamo qualcosa di microscopico, ma dotato di altissimi livelli di energia (per esempio l’universo qualche istante dopo il Big Bang) dobbiamo usare contemporaneamente entrambe le teorie, solo per scoprire che fanno a cazzotti. E questo è un bel problema.

Sono cazzi, amico

A partire dal lavoro di Heisenberg, questo è stato Il Problema della fisica, un problema a cui si sono applicate alcune delle menti più brillanti che il genere umano abbia mai avuto (gente come Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Julian Schwinger, Freeman Dyson, Sin-Itiro Tomonaga, Richard Feynman e ancora Toichiro Kinoshita, Sheldon Glashow, Abus Salam, Steven Weinberg e molti altri).

A tutt’oggi il problema è tutt’altro che risolto. La teoria delle superstringhe e quella delle dimensioni multiple si sono proposte come possibili soluzioni, ma siamo ancora lontani dal poter dire una parola definitiva. Nel frattempo, però, il lavoro sull’unificazione delle due teorie ha portato a numerose scoperte e postulazioni teoriche, tra cui le teorie di campo quantistico relativistico, che sono proprio l’ambito all’interno del quale è fondamentale il bosone di Higgs.

Interazioni e masse

Da Heisenberg in poi, ciò che è stato fatto è stato spiegare tre delle quattro forze esistenti in natura (elettromagnetica, forte e debole) come campi quantistici. Ricordate all’inizio? Materia e forze? Ciò che si è cercato di fare è stato costruire un modello che spiegasse tutta la materia e tutti i modi in cui la materia può interagire, coniugando relatività e fisica quantistica.

“Alla fine degli anni Settanta i fisici erano in possesso di una descrizione quantistica sensata e valida di tre delle quattro forze fondamentali (la forte, la debole e l’elettromagnetica) […]. Negli ultimi vent’anni questo scenario è stato sottoposto a una serie impressionante di verifiche sperimentali. La teoria ne è sempre uscita a testa alta […].

Questo è vero fino a energie capaci di sbriciolare la materia in pezzetti grandi un miliardesimo di miliardesimo di metro – che è l’attuale limite della tecnologia. Per questi motivi, i fisici raggruppano le tre teorie e le tre descrizioni delle tre famiglie di particelle materiali in quello che hanno battezzato modello standard della fisica delle particelle.”

Il modello standard di cui parla Greene è il modello all’interno del quale ha senso la ricerca del bosone di Higgs, quello che avete sentito nominare di continuo in questi giorni. In poche parole – pochissime parole – si tratta di un modello che descrive le diverse forze presenti in natura (per ora tre su quattro) in termini di particelle elementari (fotoni, gluoni, bosoni deboli) – cioè non dotate di struttura interna e prive di massa – e delle loro interazioni quantistiche. Le interazioni di queste particelle danno conto delle forze osservabili in natura.

Il modello standard è quanto di meglio oggi abbiamo per descrivere la realtà, anche se non è esente da difetti, non ultimo il fatto che manca uno dei giocatori, e non un giocatore da poco: il modello standard non ha infatti ancora trovato la particella elementare della forza di gravità, il gravitone.

 Non facciamo scherzi: chi si è fregato la gravità?

La gravità non è un dettaglio nella descrizione del nostro mondo. Tra i suoi tanti pregi ce n’è uno che vale la pena sottolineare. In fisica, la gravità assicura l’equivalenza di tutti i sistemi di riferimento, non esattamente un dettaglio.

“La gravità ci permette di affermare che tutti gli osservatori, indipendentemente dal loro stato di moto, sono sullo stesso piano. Anche quelli che sono in moto accelerato possono sostenere di essere a risposo, dal loro punto di vista, perché possono attribuire la forza che avvertono a un campo gravitazionale. In questo senso, la gravità impone la simmetria, perché assicura l’equivalenza di tutti i possibili punti di osservazione e di tutti i sistemi di riferimento.”

Insomma, la gravità è un aggeggio abbastanza importante, al punto che

“Per incorporare la meccanica quantistica nella relatività generale dovremmo trovare una teoria quantistica della forza gravitazionale, esattamente come è stato fatto per le altre tre forze. Questo sentiero è stato seguito dalle migliori menti teoriche della fisica negli ultimi anni, ma il terreno si è mostrato scivoloso e il percorso ricco di pericoli: nessuno è mai arrivato alla fine.”

Oops.

Di che difficoltà parla Greene? Vi conviene reggervi, perché quanto segue potrebbe darvi le vertigini. Pronti?

Il punto è il seguente: per la fisica classica la forza gravitazionale in uno spazio vuoto vale zero, ma per la fisica quantistica questo zero è solo un valore medio (vale quanto detto prima: questo è il gatto di Schrödinger che torna a metter fuori il musetto). Non solo, ma le fluttuazioni gravitazionali devono aumentare al diminuire della scala di osservazione.

Il problema è che la gravità, secondo quanto affermato da Einstein, deforma lo spazio/tempo, cosicché più restringiamo il campo, più lo spazio/tempo si deforma, e più rapidamente si deforma, fino ad arrivare a un caos assoluto, in cui tutto ciò che sappiamo dello spazio smette di valere.

 “John Wheeler ha battezzato con il termine schiuma quantistica questo guazzabuglio che si incontra nell’esplorazione ultramicroscopica dello spazio (e del tempo): è un mondo per nulla familiare, dove le nozioni convenzionali di destra e sinistra, avanti e indietro, sopra e sotto (e persino prima e dopo) perdono ogni significato. È a queste scale che incontriamo l’incompatibilità di fondo tra relatività generale e meccanica quantistica. […] Nel mondo ultramicroscopico i nuclei delle due teorie sono in conflitto diretto.”

La schiuma quantistica, sempre più visibile a ogni nuovo ingrandimento

E il bosone?

E dove si colloca il bosone di Higgs in tutto ciò? Mi spiace deludervi, ma se pensate che il bosone di Higgs riporti in gioco la gravità, non è così. A oggi, nonostante la stupefacente scoperta di questi giorni, il modello standard non sa ancora dare conto della gravità.

Il punto è tutto qui. Non esiste nulla di completo, di certo, di assoluto, tutt’altro. Abbiamo due splendide teorie (relatività e fisica quantistica), che però confliggono. Abbiamo un modello, il modello standard, che però non dà conto di una forza fondamentale (la gravità). E abbiamo anche alcuni comportamenti palesemente assurdi (che vedremo).

In poche parole, la fisica si trova di fronte una situazione tutt’altro che chiara, con numerose scuole di pensiero e approcci. In una situazione del genere, ciò che la fisica cerca più di ogni altra cosa sono indicazioni su quali strade seguire ed è qui che si manifesta l’importanza del bosone di Higgs. L’esistenza del bosone di Higgs, se confermata, sarà un fondamentale punto a favore del modello standard. Dirà ai fisici che quella strada, nonostante le sue mancanze e difficoltà, è la strada giusta.

Come potete capire, siamo ben lontani dall’aver risolto tutti i problemi – come molti sembrano volervi far credere – ma di certo potremmo appena aver compiuto un passo fondamentale.

Arriviamo al maledetto bosone o no?

Al di là di quanto già detto (gravitoni fantasma, schiume quantistiche, ecc.) il modello standard ha un grosso, enorme problema. Un problema legato alla massa dei bosoni di gauge deboli. Come i loro fratelli fotoni, anche i bosoni deboli, portatori della forza debole, dovrebbero avere massa zero, ma alcuni fenomeni osservati hanno spinto i fisici a ipotizzare che, in realtà, i bosoni deboli abbiano una massa.

L’osservazione ha infatti permesso di scoprire che la forza debole è influenzata dalla distanza. Entra in azione solo a distanze infinitesimali, e questo sembrerebbe contraddire l’elettrodinamica quantistica, che prevedeva che questa forza dovesse trasmettersi a particelle poste a qualunque distanza. L’unico modo per dar conto di questo “strano” comportamento è postulare che le particelle elementari che “portano” la forza debole – cioè i bosoni di gauge deboli – abbiano una massa. Usando in combinazione il principio di indeterminazione e la relatività ristretta si arriva infatti a concludere che maggiore è la massa, minore è la “portata” della forza. Ergo, se la forza debole agisce solo a distanze piccole, questo implica che i bosoni di gauge deboli (che “portano” l’interazione debole) devono avere massa non nulla.

Ed è qui che nasce il problema, perché la teoria delle forze che sta alla base del modello standard prevede che i bosoni non debbano avere massa, così come non ne hanno i fotoni. I bosoni dovrebbero avere massa zero e agire a grandi distanze. Per di più, l’idea di un bosone massivo (cioè dotato di massa), quando ci si spinge verso le alte energie, porta a conclusioni palesemente assurde, come quella che i bosoni dovrebbero interagire per più del 100% del tempo. Il che, ovviamente, non ha senso.

Per non buttare a mare il modello standard ci serve quindi un bosone debole che in certe condizioni abbia una massa e in altre smetta di averla. Nello specifico il bosone debole deve avere massa alle basse energie e smettere di averla alle alte energie (se vi sembra facile…).

Proprio qui entra in gioco Higgs. Higgs è famoso perché, assieme ad altri, ha ipotizzato un meccanismo che permette che ciò avvenga. Un meccanismo chiamato, per l’appunto, meccanismo di Higgs, che “dà” e “toglie” massa ai bosoni di gauge, puntellando così il modello standard.

[quote]“L’unico modo di costruire una teoria che ci consenta di evitare conclusioni assurde […] è attribuire alla forza nucleare debole una simmetria che si rompa spontaneamente tramite un processo come il meccanismo di Higgs”. (Lisa Randall)[/quote]

La simmetria e il meccanismo di Higgs

Anche se non risolve i problemi legati alla gravità nel modello standard, il bosone di Higgs è comunque collegato alla gravità, grazie a una caratteristica di cui abbiamo già parlato: la simmetria. Poco fa ho cercato di spiegarvi come mai la gravità assicuri la simmetria – cioè l’equivalenza dei sistemi di riferimento – a livello macroscopico. Qualcosa di simile avviene anche a livello microscopico.

Ricordate i quark? Vengono suddivisi in colori – rosso, verde e blu – a seconda di come rispondono a una delle quattro forze: la forza forte. La simmetria a livello microscopico sostiene che il modo in cui due quark rossi interagiscono tra loro è lo stesso in cui due quark verdi interagiscono, o due quark blu interagiscono. Ma non solo. Se “trasformo” i quark e li faccio interagire nuovamente, a coppie, il risultato delle interazioni non cambia.

“Così come diciamo che una sfera ha simmetria di rotazione perché ha sempre lo stesso aspetto in qualunque modo la giriamo […], affermiamo che l’universo ha una simmetria associata alla forza forte: le leggi fisiche sono inalterate dagli spostamenti di carica forte. Per ragioni storiche, si dice che questa è una simmetria di gauge”. (Brian Greene)

Ora, il punto è che la rottura della simmetria di gauge è l’unico modo (sensato) per dare e togliere massa ai bosoni deboli. Per il modello standard è quindi fondamentale che la simmetria di gauge si possa rompere, in un fenomeno noto come rottura spontanea di simmetria, visto che questa rottura è l’unico modo di dare alle particelle elementari una massa.

Ma cosa significa che la simmetria si può rompere? Significa che le leggi fisiche sono tali da prevedere la simmetria, ma non da imporla.

“Consideriamo una cena in cui un certo numero di commensali sia seduto attorno a un tavolo circolare: i bicchieri sono posti in mezzo, tra un commensale e l’altro. Quale bicchiere usare? Quello a destra o quello a sinistra? Non ci sono risposte giuste: il bicchiere di destra e quello di sinistra sarebbero in linea di principio intercambiabili.

Tuttavia, non appena uno sceglie un bicchiere si ha una rottura di simmetria. La prima scelta non è determinata necessariamente dal sistema, ma da un fattore esterno: in questo caso, la sete. […]

La simmetria esiste fino al momento in cui qualcuno non prende in mano un bicchiere. In quel momento c’è una rottura spontanea della simmetria sinistra-destra. Non c’è una legge fisica che imponga di scegliere il bicchiere di destra o di sinistra. Ma si deve scegliere e, a scelta avvenuta, destra e sinistra non sono più la stessa cosa, nel senso che non c’è più una simmetria che le renda intercambiabili”. (Lisa Randall)

A noi serve una simmetria interna che funzioni alle energie elevate (“togliendo” massa ai bosoni) ma che smetta di funzionare alle basse energie (“dando” massa ai bosoni). È proprio questo che fa il meccanismo di Higgs: rompe la simmetria (prende un bicchiere), ma solo alle basse energie, dando alle particelle elementari una massa, necessaria per poter affermare che il modello standard ha senso.

Come lo fa? Attraverso due campi, detti campi di Higgs. Se entrassi nei dettagli di come questo avviene (di come si pensa che questo avvenga… l’accordo non è unanime) probabilmente vi esploderebbe la testa e vi bollirebbero gli occhi. Vi basti sapere che la simmetria esiste quando i due campi hanno valore zero. In quel momento essi sono intercambiabili ed esiste simmetria. Quando uno dei due campi assume un valore diverso da zero, esso rompe la simmetria della forza nucleare debole.

Noi sappiamo a che “livello” di energia avviene la rottura della simmetria, e lo sappiamo in virtù della massa del bosone di gauge debole. Il valore è 250GeV. Al di sopra di questo valore i due campi di Higgs sono nulli, e le interazioni avvengono come se la simmetria fosse rispettata (niente massa), al di sotto di questo valore la simmetria si rompe e i bosoni di gauge deboli agiscono come se fossero dotati di massa.

Il meccanismo di Higgs è l’unico – al momento – che renda conto di ciò che si osserva sia alle alte che alle basse energie. Qualsiasi altro modello proposto incontra grossi problemi in una o nell’altra situazione.

E finalmente il bosone!

Il problema è che, come tutti i campi a livello quantistico, se il campo di Higgs è reale, allora deve avere le sue particelle, e queste particelle non possono che essere… i bosoni di Higgs. I fisici sanno che questi bosoni di Higgs dovrebbero essere così pesanti da non poter esistere nella materia ordinaria (visto che, sempre per Einstein, tanto maggiore è la massa, tanto maggiore è l’energia), quindi non si stupiscono di non trovarsene attorno, ma sanno anche che a energie elevate i bosoni di Higgs dovrebbero fare la loro apparizione, come previsto dalla teoria. I bosoni di Higgs non sono infatti le uniche particelle “pesanti”, vi sono anche i quark pesanti, o i leptoni, ma mentre questi sono stati trovati nel corso di esperimenti ad alta energia, fino a oggi il bosone di Higgs non era mai stato osservato.

Questo poneva un grosso punto di domanda sul modello standard. Senza bosone di Higgs, niente campi di Higgs e niente meccanismo di Higgs. Senza meccanismo di Higgs, niente rottura di simmetria, niente massa dei bosoni deboli e quindi… niente modello standard.

Per questo è importante aver trovato i bosoni di Higgs. Averli trovati potrebbe significare che il campo di Higgs è una realtà, il che spiegherebbe come mai i bosoni deboli di gauge hanno una massa a basse energie e non ne hanno ad alte energie. Il che, a sua volta, confermerebbe la validità del modello standard. E questa conferma darebbe un impulso notevole alla fisica di oggi.

Non solo: stabilire la massa esatta del bosone di Higgs permetterà di fare chiarezza su molti punti oscuri della teoria e, in alcuni casi, di scegliere fra teorie contrastanti.

Concludendo

Se l’esistenza del bosone di Higgs verrà confermata non significherà che abbiamo trovato le chiavi della realtà, che abbiamo scalzato dio e siamo pronti all’immortalità. Significherà però che avremo ottenuto un importante indizio su dove queste chiavi possano trovarsi, sempre che esistano…

La storia del bosone di Higgs è interessante perché mostra quando distanti siamo – noi persone comuni – dal comprendere davvero ciò che la fisica ha scoperto – o ipotizzato – nel corso del Novecento. Buona parte di ciò che credevamo di sapere è andato in pezzi. La fisica si è sbriciolata, cozzando contro problemi enormi, all’apparenza insolvibili, e sta ora ricostruendosi e ridefinendosi, con incredibile fatica e con sviluppi sorprendenti e, a volte, inquietanti. Nel fare questo sta ridefinendo le basi stesse di ciò che consideriamo reale.

Detto tutto ciò, forse potete capire perché per me la definizione di “particella di Dio” non abbia alcun senso. Se mai è esistita una “particella dell’uomo” questa è proprio il bosone di Higgs.

E ora scusate, ma vado ad aprire la scatola e a controllare come sta il gatto.

Per raccontare questa storia mi sono rifatto principalmente a due testi, tra i più chiari che mi sia capitato di leggere su questo argomento. Il primo è “L’Universo Elegante” di Brian Greene. Il secondo è “Passaggi Curvi” di Lisa Randall.