Certezze e dubbi sul bosone di Higgs

“No, non può ripetersi la delusione dei neutrini superluminari. Qui la scoperta c’è. Abbiamo trovato una nuova particella, mai vista prima, questo è certo. Non ci potranno essere smentite”. Sono le parole di Fabiola Gianotti, la ricercatrice a capo di uno dei due esperimenti al Cern che hanno portato all’annuncio dello scorso 4 luglio sul bosone di Higgs, intervistata da Wired.it (vedi Galileo, E’ ufficiale: ecco il bosone di Higgs). Che aggiungeva, però: “Ora si tratta solo di capire se è il bosone standard o se la faccenda è più complicata”. Ma, esattamente, cosa si sa e cosa no sull’identità della famigerata particella? New Scientist lo spiega in una sorta di vademecum. 

È un bosone 
Quella appena scoperta è una particella elementare. Questi mattoncini della materia sono raggruppati in due grandi famiglie: i fermioni – divisi, a loro volta, in quark e leptoni (con i neutrini, gli elettroni, i muoni e tauoni) – e i bosoni, che contano tra le loro fila i fotoni, il bosone W e Z (la cui scoperta è valsa il Premio Nobel a Carlo Rubbia e a Simon van der Meer, nel 1984). La nuova arrivata è di certo di questo ultimo tipo. Il motivo? Tra le varie “cose” che si producono quando decade, ci sono coppie di fotoni ad alta energia (raggi gamma), e questa è una proprietà che solo i bosoni hanno. 

È compatibile con l’Higgs 
Quanto siamo certi che sia proprio la particella a lungo cercata? Difficile rispondere. L’unica cosa che si può dire con certezza è che questa particella è compatibile con l’Higgs secondo quanto previsto dal Modello Standard. Non ci sono motivi, al momento, per sospettare che sia qualcosa di diverso. Però potrebbero anche esistere molti tipi diversi di bosone di Higgs. 

Gli indizi 
Come spiegano i ricercatori del Cern, alcune proprietà collimano con le predizioni del modello teorico: il punto (i canali) in cui è stato osservato e la massa, suggerita anche da altre misure indirette. Nei prossimi mesi i gruppi di lavoro dell’Lhc cercheranno di chiarire se questo è davvero il bosone di Higgs, se è una prima particella di una grande famiglia o se si tratti di qualcosa di completamente diverso. 

Verso la prima prova che sia davvero l’Higgs 
Per la fine dell’anno si dovrebbero avere le prime prove che alcune sue caratteristiche sono le stesse attese per il bosone di Higgs. Per prima cosa si cercherà di determinare il suo spin. Secondo quanto predetto da Peter Higgs e dai fisici teorici, infatti, il campo di Higgs è scalare: le sue proprietà, cioè, non dipendono dalla direzione. Se è così, allora lo spin del bosone deve essere zero. Come misurarlo? Dal momento che di un bosone stiamo parlando, per ora i fisici possono solo inferire che questo valore sarà un numero intero e che i due fotoni in cui decade la particella non potranno avere uno spin di valore 1. 

Come è fatto questo bosone 
È possibile che il bosone di Higgs non sia esattamente come i ricercatori se lo erano immaginato (vedi Galileo, Il giorno della verità per il bosone di Higgs). Come sottolineava sempre Gianotti, è presto per trarre conclusioni. Ci potrebbero essere scenari diversi, al di là del Modello Standard, come quelli previsti dalla teoria della supersimmetria, o versioni estese dello stesso Modello Standard che cercano una spiegazione anche alla materia oscura. 

Lo ha ricordato anche Guido Martinelli, fisico teorico e direttore della Scuola superiore di studi avanzati (Sissa) di Trieste: “Il problema è che il Modello Standard non permette di dare risposte a domande come: cos’è la materia oscura? Qual è il rapporto tra materia e antimateria? Negli anni sono state sviluppate teorie alternative, in grado di rispondere meglio ai diversi problemi. Ma, in quei casi, le particelle mancanti sarebbero molte di più e finora gli esperimenti non hanno trovato niente. È possibile che questa nuova particella faccia in realtà parte di un Modello Standard esteso. Questo però lo potremo sapere solo continuando a fare ricerca sia da un punto di vista sperimentale che teorico”.

via wired.it

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