Bosone di Higgs, tutto quello che devi sapere

Di Tommaso Caldarelli.

Tutto quello che ti serve per la scuola, materiali utili per saggi brevi, tesine ed il punto della situazione sulla fisica

Notizia di oggi, che vola su tutti i giornali: il BOSONE DI HIGGS è ancora il Bosone di Higgs. Se pensate che questa frase non abbia alcun senso, vi ricrederete presto, perché nelle scienze naturali c'è molto poco di certo, e tutto va sempre confermato e riconfermato. Ma cos'è esattamente il Bosone di Higgs, come funziona, e perché è così importante per la fisica moderna?

BOSONE DI HIGGS, LE NOTIZIE

E' LUI O NON E' LUI? - Partiamo dalle ultimissime informazioni: ieri, in una conferenza stampa tenuta vicino ad Aosta, gli scienziati del Cern - Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare hanno confermato ai giornalisti che le ultime rivelazioni stanno via via dando sempre più certezza alla scoperta fatta la scorsa estate: la particella che è stata individuata nei laboratori di ricerca sotterranea sarebbe proprio uno dei più sfuggenti misteri della scienza contemporanea, il bosone di Higgs. La particella che dimostra e conferma il meccanismo scientifico per cui il mondo esiste, piuttosto che no.

RIPASSO DI FISICA? NESSUN PROBLEMA

DI COSA SI TRATTA? - C'è un video diffuso dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano che spiega abbastanza bene i termini della questione.

Partiamo dal Big Bang: l'inizio del tutto universale, l'alba dei tempi. Dal punto zero dell'esistenza però non emergono particelle - potremmo dire, mattoni che poi in seguito si comporrano per creare la materia che vediamo intorno a noi: pianeti, mari, montagne, piante, vita; no, emergono invece schegge impazzite, "future particelle" ad altissima energia che si muovono all'impazzata senza alcun senso. Per dirla in maniera semplice, nel modello fisico più completo che tenta di spiegare il funzionamento dell'universo, senza un intervento ulteriore tutto ciò che è intorno a noi non sarebbe potuto essere toccato, percepito, perché non avrebbe avuto alcuna MASSA.

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FISICA QUANTISTICA, IMPARALA CON NOI -->>

LA MASSA - La massa è "la quantità di materia che prendiamo in considerazione in un dato momento": insomma, è una quantità di materia che sia però percepibile, toccabile, analizzabile con i sensi umani: senza il bosone di Higgs la materia sarebbe stata esistente, ma non avrebbe potuto avere alcuna massa. Dopo la fase iniziale del Big Bang, qualche milionesimo di secondo dopo, per l'esattezza, l'Universo, che ha iniziato ad espandersi, perde una parte della sua energia iniziale: si viene a creare allora in tutto lo spazio possibile un campo di energia, chiamato campo di Higgs, che queste particelle impazzite attraversano (Higgs è il cognome di un fisico, lo incontriamo tra un momento).

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FISICA, LA RICERCA


LA FESTA NELLA STANZA - Le particelle impazzite, uscite dal Big Bang, sono di quattro tipi: elettrone, muone, bosone W, quark Top, descritte nella videolezione dell'INFN che abbiamo allegato poco sopra. Ognuna di esse, quando l'intero spazio possibile viene invaso dal campo di Higgs, lo attraversa: il campo di Higgs, durante questo attraversamento, ne rallenta alcune, che devono così trasformare la loro energia in massa (passaggio che riusciamo a spiegare grazie alla teoria della Relatività di Einstein). I fisici del Cern fanno un esempio: prendiamo una festa in una stanza molto affollata. Ad un certo punto entra una celebrità: alcune persone si fiondano intorno al Vip e man mano che questo "grumo" di "particelle" avanza, sempre più ospiti curiosi vogliono andare a vedere il nuovo arrivato. Allora possiamo dire che questo "grumo" è una particella che ha acquisito più massa grazie agli "ospiti", che sono i Bosoni di Higgs. Poco dopo entra il postino e nessuno si raduna intorno a lui: possiamo dire che allora il postino non ha acquisito massa.

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STORIA DELLA FISICA E DELLA SCIENZA

ACCELERATORE - Così: l'elettrone viene rallentato pochissimo e si mantiene una particella ad altissima energia; il quark Top invece cede moltissima della sua energia e diventa la particella più massiva di tutte; le altre due particelle rimangono in mezzo. Esistono particelle in fisica, per dire, che non hanno massa e sono solo energia (il neutrino): tutte queste particelle si comporranno, poi, per formare atomi e molecole. Il bosone di Higgs è, si dice in fisica, il Quanto del Campo di Higgs, uno dei suoi componenti, che condensando intorno alla particella elementare ne provoca la massa: anche per questo viene chiamato particella di Dio (un nome che il primo ideatore di questa particella, Peter Higgs, ha sempre rifiutato). Dimostrare dunque che il bosone di Higgs esiste e che si comporta come previsto dal modello matematico è come dimostrare che il modello è valido, e che gli ultimi decenni di studi in fisica hanno portato risultati veri e verificati. Per questa ricerca è stato necessario allestire un gigantesco macchinario, un grande acceleratore di particelle chiamato Large Hadron Collider, che corre sottoterra nelle campagne fra Francia e Svizzera

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IL CERN -->>

LA SCOPERTA - Il compito del LHC azionato dagli scienziati è quello di sparare particelle come i protoni a velocità simili a quelle della luce l'una contro l'altra, per distruggerle e far sì che emergano i loro componenti fondamentali, particelle infinitesimali che hanno una vita di milionesimi di secondo (perché poi si ricombinano, subito, con altre particelle, o scompaiono) e che però gli strumenti sanno registrare (fargli anche delle foto: quelle che vedi in questo articolo, con tutti i raggi che partono, sono immagini di scontri di particelle diffusi dal Cern: Bosone, sorridi!). Lo scorso luglio è arrivato l'annuncio: gli esperimenti hanno individuato una particella che sembrava comportarsi come il bosone di Higgs, con una bassissima possibilità di aver sbagliato i calcoli. E ieri l'ulteriore conferma: la particella individuata sembra proprio essere il bosone di Higgs. Quali nuove sfide, ora, per la fisica?

FOTO: AFP/GETTY IMAGES - Giornalettismo.com