Il bosone di Higgs esiste?

Nel corso di un seminario organizzato oggi al CERN di Ginevra, i responsabili degli esperimenti ATLAS e CMS hanno illustrato gli ultimi risultati delle loro ricerche per confermare l’esistenza del bosone di Higgs, l’unica particella del cosiddetto “modello standard” (adesso ve lo spieghiamo) la cui esistenza deve essere ancora dimostrata. I ricercatori non hanno potuto dire che la particella esista con certezza, ma i dati che hanno raccolto offrono nuove tracce che sembrano indicarne l’esistenza. Saranno necessari altri studi e nuovi esperimenti per affinare i risultati e completare la nostra conoscenza del modello, consentendoci di comprendere meglio come funziona la materia, in sostanza tutto ciò che ci circonda e di cui siamo fatti.

I fisici hanno elaborato il “modello standard” per descrivere l’esistenza e il comportamento delle particelle. Comprende tre delle quattro forze fondamentali note (interazione forte, elettromagnetica e debole) e le relative particelle elementari. Al momento, però, questo non risponde ancora a una domanda essenziale: perché buona parte delle particelle elementari hanno una massa? Se non ce l’avessero, tutto ciò che ci circonda sarebbe molto diverso da come lo conosciamo.

Elettroni senza massa, per esempio, comporterebbero l’inesistenza degli atomi per come li conosciamo. La materia stessa non esisterebbe con le attuali forme e non ci sarebbero nemmeno la chimica, la biologia, gli animali, voi, noi, il Post. E non ci sarebbero probabilmente nemmeno le stelle per come le conosciamo, perché brillano grazie a particolari interazioni tra le forze fondamentali della natura che sarebbero molto diverse se le particelle non avessero una massa.

Il concetto stesso di massa non si adatta però molto al modello standard, le cui equazioni di base sembrano richiedere che tutte le particelle ne siano prive. Peter Higgs e altri fisici nei primi anni Sessanta proposero un sistema che integra le equazioni del modello standard e le rende compatibili con il fatto che le particelle elementari abbiano una massa. L’integrazione è nota come meccanismo di Higgs e ha permesso ai ricercatori di approfondire le loro conoscenze sulla materia, formulando diverse previsioni anche sulla massa della particella più pesante fino a ora conosciuta, il top quark. Grazie a una serie di esperimenti, i fisici hanno poi trovato questa particella proprio nella posizione prevista grazie al meccanismo di Higgs.

Per spiegare il funzionamento del suo meccanismo, Higgs ha ipotizzato la presenza di una particella mai osservata, il bosone che porta il suo nome, che conferisce la massa alle altre particelle interagendo con loro. Il problema è che da quando è stato teorizzato, il bosone di Higgs non è stato mai osservato concretamente in via sperimentale. Lo stesso meccanismo di Higgs non consente di sapere quale massa debba avere, ma offre solamente alcune ipotesi. Per rilevarlo bisogna quindi andare alla ricerca delle tracce che lascia, ammesso esista, e da quelle risalire alle caratteristiche della sua massa.

Durante il seminario di oggi a Ginevra, i ricercatori non hanno annunciato di aver scoperto l’esistenza del bosone di Higgs perché i dati in loro possesso – benché numerosi e dettagliati – non sono ancora sufficienti. Tuttavia, i fisici di ATLAS e CMS hanno annunciato di aver ristretto il campo in cui cercare le tracce della particella, isolando due probabili intervalli entro i quali potrebbe trovarsi la massa del bosone.

Fabiola Gianotti, uno dei ricercatori di ATLAS, ha spiegato i progressi raggiunti:

Abbiamo ristretto il campo per il bosone di Higgs tra i 116 e i 130 GeV [gigaelettronvolt, unità di misura dell’energia per misurare la massa delle particelle elementari], e nelle ultime settimane abbiamo iniziato a vedere attività anche nel campo intorno a 125 GeV. Potrebbe trattarsi di una fluttuazione, ma si potrebbe trattare anche di qualcosa di più interessante. Non possiamo ancora arrivare a una conclusione. Dobbiamo studiare più dati.

Guido Tonelli, portavoce dell’esperimento CMS, ha confermato che il bosone di Higgs potrebbe trovarsi nell’intervallo tra 115 e 127 GeV. Il dato è simile a quello di ATLAS, ma anche in questo caso è troppo presto per annunciare la scoperta. Le ricerche proseguiranno nei prossimi mesi e un nuovo punto della situazione sarà fatto a marzo, ma difficilmente avremo dati certi prima della fine del prossimo anno.

foto: CERN