Il professor Peter Higgs si trova di fronte a una fotografia del Large Hadron Collider alla mostra "Collider" del Museo della Scienza il 12 novembre, 2013, a Londra, Inghilterra. Foto di Peter Macdiarmid/Getty Images Nel luglio 2012, arrivò l'annuncio che il Large Hadron Collider aveva trovato prove per il bosone di Higgs. Gli scienziati si sono rallegrati. I ricercatori hanno applaudito. I fisici piangevano. I fan più accaniti dell'LHC hanno pianto, pure, ma tutti gli altri per lo più stavano intorno alla caffettiera al lavoro e dicevano, "Così, possiamo viaggiare nel tempo ora, Giusto?"
Da un assaggio della copertura mediatica senza fiato e delle immagini dei fisici in Svizzera che stappano champagne, il laico poteva facilmente capire che trovare l'Higgs era un grosso problema. Ma cosa aveva a che fare esattamente quel grande affare con le nostre piccole vite era un po' più complicato rispondere. Esattamente cosa significa, da un punto di vista pratico?
Primo, stabiliamo un po' di background sul Large Hadron Collider (LHC) e sugli esperimenti in generale, che sono stati condotti presso l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare. (Lo identificheremo con l'acronimo CERN, che onestamente ha senso se usi il vecchio nome dell'organizzazione e parli francese.) In poche parole, l'LHC accelera i protoni quasi alla velocità della luce e poi li fa schiantare insieme. La collisione non crea un Big Bang, ma un Teeny Tiny Bang – una versione estremamente ridotta di com'era pochi secondi dopo l'inizio dell'universo.
In quei momenti subito dopo che i protoni si scontrano, non si limitano a rimbalzare l'uno contro l'altro. L'energia dell'esplosione risultante ci permette di vedere particelle molto più pesanti. Sono estremamente fugaci, e decadono in ancora altre particelle in microsecondi. Ma sono quei minuscoli frammenti di detriti che possono iniziare a rispondere a grandi domande di fisica. Il bosone di Higgs è una di queste particelle, e ha messo in ginocchio gli scienziati.
Il bosone di Higgs non "spiega" la fisica, né è la chiave per comprendere l'universo. Se la fisica fosse un gigantesco puzzle, trovare l'Higgs potrebbe aiutarci a stabilire che c'è l'immagine di una barca nel puzzle, ma ancora non combacia con tutti i pezzi, o anche farci sapere se la barca è il soggetto o quanti pezzi ci sono. Forse sembra un po' anticlimatico per qualcosa a volte indicato come "la particella di Dio, " il che potrebbe spiegare perché i fisici sentono il termine e sussultano. L'Higgs potrebbe essere la scoperta fisica più importante della nostra generazione, ma non significa che abbiamo capito perché siamo qui o cosa comanda.
Ma basta parlare di ciò che l'Higgs non è. Entriamo nelle cose interessanti che ci dice l'Higgs, prima di addentrarci negli "usi" pratici che potrebbero derivare dalla sua scoperta.
La risposta più ovvia a ciò che l'Higgs ha fatto per noi finora è che fornisce la prova dell'esistenza del campo di Higgs. E prima di accigliarti, lamentarsi amaramente di quella risposta di copout, e invitaci a far parte del tuo club di tautologia, ascoltaci. I fisici avevano a lungo lottato per spiegare perché le loro equazioni avevano senso solo se certe particelle non avevano massa - quando, infatti, le particelle in questione avevano una massa osservabile.
La loro teoria era che esistesse il campo di Higgs:una zuppa di bosoni di Higgs che dava massa alle particelle elementari. Non è che i bosoni alimentassero le particelle con molti amidi e grassi; era che il campo stesso - che permea completamente l'universo - faceva muovere le particelle più lentamente, permettendo loro di aggregarsi e creare materia. Pensa a una biglia che si monta velocemente attorno a una tortiera inclinata. Aggiungere uno spesso strato di farina nella padella, e improvvisamente il marmo lavora tra i grani mentre va.
Potresti capire perché questa soluzione era attraente. Le belle equazioni non dovevano cambiare, perché le particelle potrebbero ancora essere prive di massa pur riconoscendo che lo erano, infatti, guadagnare massa in qualche modo.
Ecco dove la teoria e l'esperimento si sono uniti. Facendo a pezzi i protoni per studiare un evento simile al Big Bang, gli scienziati sono stati in grado di trovare una particella che ha agito in modo molto simile a come avevano previsto l'Higgs. In altre parole, per un periodo di tempo potremmo chiamare generosamente solo una frazione di secondo, i fisici potevano vedere un po' dei detriti dell'esplosione seguendo un certo percorso che indicava che il suo comportamento era diverso dalle particelle conosciute. Aveva uno schema di massa e decadimento che lo faceva risaltare in una scaletta di Possibili sospetti di Higgs.
Come abbiamo detto prima, trovare il bosone di Higgs significava principalmente che ora avevamo prove per il campo di Higgs. (Dopotutto, devi avere almeno un granello di sabbia per dimostrare che esiste una spiaggia.) E dimostrare che esiste il campo di Higgs è stato un enorme passo avanti per spiegare come l'universo acquisisce massa.
Mentre è importante ricordare che l'Higgs dà massa solo a particelle elementari come elettroni e quark, ciò non significa che sia lo stesso per me e te [fonte:CERN]. Il nocciolo della questione è questo:senza l'esistenza dell'Higgs, l'universo non sarebbe in grado di formare atomi e molecole. Anziché, gli elettroni e i quark lampeggiano semplicemente alla velocità della luce, come i fotoni. Non sarebbero mai stati in grado di formare alcun tipo di materia composita. Quindi l'universo sarebbe privo di massa. non esisteremmo, e nemmeno qualcosa in qualsiasi forma riconosciamo.
Trovare l'Higgs aiuta anche molto a spiegare perché il Modello Standard, la principale teoria della fisica, che descrive i pezzi più piccoli dell'universo – è corretto. Ogni particella prevista nel Modello Standard era stata trovata, meno l'Higgs. Così, scoprire l'Higgs è molto importante per confermare che la teoria è sulla strada giusta.
Ma, ricordi cosa abbiamo detto sul fatto di avere solo un'idea sull'argomento del nostro puzzle? Il completamento del modello standard potrebbe consentirci di mettere insieme più pezzi del puzzle, ma non significa finire il puzzle stesso. Questo perché il Modello Standard non ci fornisce alcuna descrizione della gravità, né risponde a nessuna delle nostre domande sulla materia oscura e sull'energia oscura - e quelle rappresentano un enorme 96 percento del nostro universo [fonte:Jha]. Quindi semplicemente dire che abbiamo capito che esiste l'Higgs – che conferma il Modello Standard – non ci dà molto di più di un intero gruppo di nuove idee su ciò che esiste al di là di esso.
Persino peggio, una di quelle idee - la supersimmetria - sta rapidamente perdendo vigore, a causa della scoperta di Higgs. La supersimmetria dice che ogni particella fondamentale ha un superpartner che unisce forza e materia e potrebbe anche essere la base della materia oscura o dell'energia. Sfortunatamente, l'LHC non sta trovando quei superpartner quando le previsioni indicano che dovrebbe essere in grado di rilevarli [fonte:Jha]. Quindi un "uso" pratico dell'Higgs è che potrebbe portare gli scienziati a dover ripensare a teorie che vanno oltre il Modello Standard.
Ma non sentirti ancora uno sciocco della fortuna. Ricordati che, quando le onde elettromagnetiche furono scoperte per la prima volta nel 19° secolo, non sapevamo che alla fine ci avrebbero aiutato ad ascoltare la partita di baseball, atomizzate un burrito congelato o permetteteci di fissare i nostri iPhone tutto il giorno. Anche se la scoperta dell'Higgs potrebbe non avere ancora alcuna applicazione visibile, potrebbero essere solo un "Eureka!" via.
Mi piacerebbe credere che scoprire l'Higgs non si limiti a confermare il modello standard. Sarebbe bello se trovassimo un modo per l'Higgs di... dire, aggiungere massa ad altre cose che pensiamo abbiano bisogno di un po' di volume. Come salse alla marinara troppo sottili. Tutto è possibile!
