Qualche ora fa i portavoce delle collaborazioni ATLAS e CMS, Fabiola Gianotti e Joe Incandela, hanno presentato al CERN i risultati preliminari delle ricerche sul bosone di Higgs. La sintesi di quanto detto è che i due esperimenti hanno scoperto indipendentemente una nuova particella con caratteristiche compatibili con quelle che ci si aspetta per il bosone di Higgs.
Bosone di Higgs o nuovo bosone?
Entrambi gli esperimenti hanno trovato le "tracce" della presenza di questo bosone attorno alla regione di massa compresa tra 125,3 GeV (in CMS) e 126 GeV (secondo i dati di ATLAS), con una significatività statistica di 5 sigma, cioè con una probabilità molto alta che si tratti dell'osservazione di una particella e non un "rumore di fondo".
Sappiamo che questa particella deve essere un bosone ed è il più pesante bosone mai trovato. Ma è il bosone di Higgs o qualcosa di molto simile?
I ricercatori del CERN non si sbilanciano. Non lo sanno. Questo risultato è abbastanza consistente con le attese per il bosone di Higgs previsto dal Modello Standard che i dati dell'esperimento CMS escludono per masse nell’intervallo 110-122,5 GeV e 127-600 GeV con un livello di confidenza del 95%. Ma dal momento che i dati sono ancora preliminari, serviranno nuovi scontri tra protoni nell'acceleratore Lhc e nuovi dati da analizzare.
Di fatto è estremamente probabile che l'analisi dei dati raccolti nel 2012 e la misura delle proprietà fisiche associate a questo eccesso confermino la scoperta del bosone di Higgs, così come ce l'eravamo immaginato e così come dovrebbe essere.
[Video: come è stato trovato il bosone di Higg. O quello che sembra il bosone di Higgs]
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Il glossario di Higgs
Sigma, significatività, GeV, look-elsewhere... Le parole da conoscere per non arrendersi quando la scienza arriva in prima pagina.
Video: come si è arrivati alla scoperta del bosone di Higgs
Se però questo non dovesse accadere si aprirà la strada verso la scoperta di una nuova famiglia di particelle simili o qualcosa di ancora completamente diverso.
Nei mesi a venire sarà tutto più chiaro ma quello di oggi rimarrà per sempre un giorno indimenticabile nella storia della fisica.
Gli esperimenti continuano
Proprio per avere ancora più dati da analizzare, il CERN ha deciso di ritardare di 3 mesi lo spegnimento dell'acceleratore Lhc, previsto per dicembre e per una manutenzione di almeno un paio di anni.
Che cos’è il bosone di Higgs?
È la “regina” delle particelle elementari. Nel senso che è la particella la cui esistenza consente che tutte le altre particelle fondamentali (dal protone all’elettrone, agli altri bosoni) abbiano una massa. In altre parole, senza il bosone di Higgs la materia sarebbe molto diversa da come la conosciamo, e forse non esisterebbe del tutto.
Non ci sono dubbi, l'evidenza sperimentale è schiacciante e condivisa, e nessuno può più temere che i segnali siano solo fluttuazioni del rumore di fondo.
Abbiamo scoperto il bosone di Higgs!
Marco Delmastro, fisico delle particelle all'esperimento ATLAS
Il bosone di Higgs, insomma, fornirebbe la spiegazione di uno dei più grandi misteri della fisica. E cioè: perché quasi tutte le particelle hanno una massa? E perché alcune, come il fotone, la “particella” della luce, hanno invece massa pari a zero?
Le risposte a questi quesiti provengono dal cosiddetto “modello standard”, sviluppato dai fisici teorici per spiegare il mondo dell’infinitamente piccolo in maniera coerente e completa.
Campi e bosoni
Secondo tale modello, associato al bosone di Higgs c’è il campo di Higgs, un campo di forze che permea tutto l’universo, del quale il bosone è “portatore” della forza. Quasi nessuna particella può attraversare senza conseguenze il campo di Higgs: il transito di una particella viene infatti “disturbato”, come se essa passasse attraverso una rete tesa. Sarebbe proprio questo disturbo (i fisici parlano di “interazione”) a generare la massa delle particelle. Un’eccezione alla regola è appunto quella del fotone, non… incline a interagire con il campo di Higgs.
La particella di Higgs prende nome dal fisico britannico Peter Higgs che la ipotizzò nel 1964. Appartiene alla famiglia dei bosoni, che comprende diverse particelle, ma solo 6 delle quali “fondamentali”, cioè non composte da altre particelle più piccole. Tra queste 6 ci sono il fotone e le particelle W e Z, per la scoperta delle quali Carlo Rubbia condivise il Nobel per la fisica nel 1984. Le altre due sono il gluone (altra particella di massa zero) e il gravitone, l’unico per il quale non esistono ancora prove sperimentali.
Le caratteristiche della nuova particella scoperta al CERN di Ginevra, di cui è stato dato annuncio, si sovrappongono molto bene a quelle previste per via teorica per il bosone di Higgs. In particolare la sua massa, pari a circa 126 GeV (cioè circa 134 volte quella del protone). Ma i fisici delle particelle lavorano su oggetti di fatto inafferrabili, che lasciano deboli tracce del loro passaggio e la cui presenza viene spesso identificata in modo indiretto. Per questo, la scoperta del bosone di Higgs possiamo dire che è sicura circa al 99,99994%. Non una certezza, ma quasi.
E anche nel caso il bosone trovato non fosse proprio quello di Higgs, ma un suo "gemello" molto simile, sarebbe comunque una scoperta memorabile che aprirebbe la strada a nuovi, entusiasmanti, filoni di ricerca.
