No, non l'Higgs, ma questo grafico cattura tracce di collisioni protone-protone. (E ehi, sembra bello, anche.) Fabrice Coffrini/AFP/Getty Images Nel luglio 2012, il mondo intero si è trovato faccia a faccia con il bosone di Higgs:uno scintillante, piccola luce che danzava sui nostri schermi come Campanellino. Aspettare, non è giusto.
Mentre i fisici saltavano di gioia nel "vedere" il bosone di Higgs, quella particella sfuggente che compone il campo di Higgs, che consente alle particelle di guadagnare massa - la verità è che in realtà hanno visto un sacco di numeri, grafici e dati generali che hanno detto loro che il bosone di Higgs è stato rilevato. E anche dire che è stato "rilevato" merita qualche spiegazione.
Come riportato, i dati raccolti erano a livelli di certezza 5-sigma. Potresti aver sentito che "5-sigma" indicava che c'era una possibilità su 3,5 milioni che il famoso bosone non esistesse. Ma non così velocemente. Come per molte notizie di fisica, è più complicato di così. Il livello di confidenza a cinque sigma in realtà significava che c'era una possibilità su 3,5 milioni che anche se non fosse esistita alcuna particella di Higgs, Il personale del CERN avrebbe visto gli stessi risultati. In altre parole, c'è una possibilità su 3,5 milioni che un esperimento per trovare l'Higgs produca risultati che sembrano confermarlo, anche se tale particella non esisteva.
Quindi, se gli scienziati del CERN (l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare) non si aspettavano di vedere qualcosa che assomigliasse a un oggetto di scena in una produzione teatrale di "Peter Pan, " cosa cercavano? Per molto tempo, i fisici erano sconcertati dal fatto che particelle come elettroni e quark avessero massa. Non stavano svergognando il corpo dei ragazzini che compongono gli atomi e le molecole; era solo che le loro rappresentazioni matematiche di un universo simmetrico non funzionavano davvero a meno che le particelle non fossero prive di massa [fonte:Greene].
Peter Higgs e alcuni dei suoi colleghi fisici ebbero un'idea. Invece di cercare di capire come tutte queste equazioni potrebbero essere modificate e progettate per funzionare con particelle cariche di massa, perché non mantenere la matematica e aggiungere l'ipotesi che le particelle operino in un campo che esercita un trascinamento su di esse? Se così fosse, potremmo trovare una sostanza in questo "campo" che aggiunge massa a una particella creando resistenza. Immagina una mosca che ronza nell'aria; sta sfrecciando bene finché non incontra un forte vento contrario. Ad un tratto, il nostro veloce, la piccola mosca si sente piuttosto pesante. Così sarebbe stato per le nostre particelle quando avrebbero attraversato il campo di Higgs.
Certo, i fisici non stavano esattamente cercando una sorta di sciroppo d'acero universale in cui tutti avremmo nuotato senza accorgercene. Piuttosto stavano cercando particelle che potessero costituire un campo di Higgs, e pensavano che la loro ricerca avrebbe potuto avere successo se solo fossero riusciti a ricreare le condizioni subito dopo il Big Bang. In quelle condizioni, possiamo vedere come volano cose come quark e leptoni e se anche qualcosa come il bosone di Higgs è stato creato per fornire la massa che consente loro di aggregarsi in particelle composite come i protoni [fonte:STFC].
Il Large Hadron Collider è come una pista NASCAR per sciami di protoni da corsa (e alcuni ioni pesanti, pure). Quei protoni sfrecciano in direzioni opposte attorno al cerchio di quasi 27 miglia (27 chilometri) e si incontrano milioni di volte al secondo [fonte:Greene]. Quando si scontrano, le particelle composite si disperdono nelle loro parti più piccole:quark e leptoni. L'energia che viene creata può permetterci di vedere davvero, particelle molto pesanti create nella collisione.
È qui che iniziamo a "vedere" cose come il bosone di Higgs. I rivelatori dell'LHC misurano l'energia e la carica delle particelle che fuoriescono dalle collisioni protoniche. I rilevatori non sono viola che si restringono:il più grande dell'LHC è alto 25 metri e altrettanto largo. Devono essere così grandi perché vengono utilizzati magneti giganteschi per curvare il percorso delle particelle
Se curiamo il percorso delle particelle all'interno di un campo magnetico, possiamo vedere come reagiscono in modo diverso:alcuni con uno slancio molto elevato continueranno a procedere in linea retta, quelli con slancio inferiore si svilupperanno a spirale strettamente [fonte:CERN]. Quindi lo slancio è un'informazione utile che ricercatori e fisici possono studiare quando si interrogano sull'identità di una particolare particella.
I dispositivi di localizzazione nei rilevatori sono utili, pure. Un dispositivo di tracciamento registra i segnali elettronici che le particelle lasciano mentre sfrecciano attraverso il rilevatore, che a sua volta consente a un computer di creare una rappresentazione grafica del percorso della particella.
Anche i calorimetri all'interno dei rilevatori aiutano con l'identificazione. Un calorimetro misura l'energia che la particella perde dopo l'urto, e assorbe le particelle all'interno del rivelatore. I fisici possono quindi studiare la radiazione emessa dalle particelle, che li aiuta a determinare alcuni identificatori più univoci per particelle specifiche [fonte:CERN].
Che aspetto ha il bosone di Higgs? Bene, odio deludere, ma il punto è che non possiamo vederlo. È una piccola particella, uomo. Non essere pazzo. Quello che vediamo invece è, bene, grafici. E dati. Tutti quei dati rumorosi che descrivono in dettaglio il percorso delle particelle, energia, prodotti di decadimento e altro sono stati raccolti nei rivelatori e sintetizzati in freddo, numeri difficili. Quei numeri indicavano che si era verificato un "eccesso di eventi" che indicava l'esistenza di Higgs [fonte:CERN].
Ora non essere troppo deluso. Le brave persone del CERN sanno cosa vogliamo:belle immagini che mostrano una rappresentazione del bosone di Higgs. Se vuoi vedere una simulazione grafica delle collisioni, controlla il sito Web del CERN per alcune rappresentazioni (molto soddisfacenti) di come "sembra" Higgs in azione [fonte:CERN].
Quando si immagina l'Higgs, Penso che sia giusto dire che immagino più o meno una goccia di sciroppo d'acero che costituisce il campo sciropposo di Higgs. non è esatto, ma mi fa pensare molto alla fisica delle particelle facendo colazione ogni fine settimana.
