CRONACAULISSE

Troppo presto per parlare di Higgs

CRONACA – Higgs o non Higgs? Per il momento non si può ancora dire. Nel seminario tenuto al Cern il 13 dicembre, i portavoce degli esperimenti Atlas e Cms hanno presentato lo stato degli studi dei due gruppi sull’ormai celebre bosone di Higgs. I risultati, a livello teorico, non hanno sorpreso più di tanto. Del resto, era già stato annunciato qualche giorno prima della conferenza che, per risposte definitive, si sarebbe dovuto attendere il 2012. Ma qualcosa di nuovo c’è comunque, perché dalla conferenza è emerso un dato importante: le cifre. Si tratta di dati sufficienti a segnare un progresso significativo nella ricerca del bosone, ma non abbastanza da permettere dichiarazioni conclusive sull’esistenza – o la non esistenza – della sfuggente particella. Il risultato principale è che il bosone di Higgs, ammesso che esista, ha molto probabilmente una massa compresa tra 116 e 130 GeV, secondo Atlas (dove 1 GeV corrisponde a un miliardo di eV), e tra 115 e 127 GeV, secondo Cms. Indizi interessanti sono stati forniti da entrambi gli esperimenti in questa regione di masse, ma non sono ancora così provanti da permettere di parlare di una scoperta.

I bosoni di Higgs, se esistono, hanno vita molto breve, e possono decadere in molti modi diversi. La scoperta fa affidamento sulla possibilità di osservare le particelle in cui i bosoni decadono, piuttosto che sull’osservazione dell’Higgs vero e proprio. Sia Atlas sia Cms hanno analizzato diversi canali di decadimento, e gli esperimenti hanno rilevato degli eccessi nella regione di basse masse. Presi individualmente, nessuno di questi eccessi è più statisticamente significativo di quanto sia ottenere due sei consecutivi dal lancio di un dado. Il dato interessante è che ci sono diverse misurazioni indipendenti che puntano alla regione tra 124 e 126 GeV. È ancora troppo presto per dire se Atlas e Cms hanno scoperto il bosone di Higgs, ma questi nuovi risultati stanno suscitando, come ci si aspettava, un vivo interesse da parte della comunità dei fisici delle particelle.

Per capire il perché di questo interesse, occorre una breve digressione. Il Modello standard, che prevede l’esistenza dell’Higgs, è la teoria che i fisici usano per descrivere il comportamento delle particelle fondamentali e delle forze che agiscono tra di loro. Il modello descrive la materia ordinaria di cui siamo composti non solo noi esseri umani, ma anche tutto ciò che è visibile nell’Universo; tuttavia, non descrive il 96% di quanto nell’Universo non è visibile. Uno degli obiettivi principali del programma di ricerca dell’enorme acceleratore di particelle del Cern, l’Lhc, è andare oltre il Modello standard, e in questo contesto il bosone di Higgs è cruciale.

Se, da una parte, la scoperta dell’Higgs confermerebbe il modello proposto per la prima volta negli anni Sessanta, dall’altra ci sono però altre forme che il bosone può assumere, legate a teorie che vanno al di là del Modello standard. Cominciamo col dire che, se risultasse l’Higgs previsto dal Modello standard, ciò potrebbe ancora indicare una via verso una nuova fisica, ma il bosone dovrebbe mostrare alcuni comportamenti che potranno emergere soltanto dopo lo studio di un gran numero di decadimenti di particelle Higgs. Nel caso risultasse un altro tipo di Higgs, previsto da modelli non standard, al momento oltre la portata degli esperimenti dell’Lhc, si aprirebbero immediatamente le porte di una nuova fisica. L’assenza dell’Higgs, invece, indicherebbe che questa nuova fisica è raggiungibile soltanto una volta che l’Lhc opererà ai massimi livelli di energia, che si prevede saranno raggiunti dopo il 2014.

“Abbiamo limitato la regione di massa più probabile per il bosone di Higgs tra 116 e 130 GeV, e nelle ultime settimane abbiamo cominciato a rilevare un interessante eccesso di eventi nella scala di massa attorno a 125 GeV”, spiega la portavoce di Atlas, l’italiana Fabiola Gianotti. “Questo eccesso potrebbe essere dovuto a una fluttuazione, ma potrebbe anche essere qualcosa di più interessante. Non possiamo arrivare a conclusioni di alcun tipo a questo stadio della ricerca. Avremo bisogno di studi più prolungati, e di più dati. Date le incredibili prestazioni dell’Lhc quest’anno, non dovremo aspettare molto per avere dati in quantità sufficiente, e poter così risolvere l’enigma entro il 2012”, aggiunge il portavoce di Cms, Guido Tonelli, anche lui italiano.

Nei prossimi mesi, entrambi gli esperimenti lavoreranno appunto a una raffinazione delle analisi, in tempo per le conferenze invernali di fisica delle particelle a marzo. Tuttavia, una posizione definitiva sull’esistenza dell’Higgs richiederà ancora più dati, ed è improbabile che questi siano disponibili prima del tardo 2012. In definitiva però, è certo che, indipendentemente da quanto Atlas e Cms mostreranno nei prossimi mesi a proposito dell’esistenza dell’Higgs, il programma dell’Lhc sta aprendo la strada a una nuova fisica.

5 Commenti

  1. Per comprendere meglio gli eventi fisici sperimentali, attuali e futuri, alle energie del LHC del CERN occorrere conoscere, dal punto di vista teorico gli effetti della gravità quantistica da noi anticipati nel lavoro pubblicato dal Il Nuovo Cimento B, Vol. 125 B, N,11, 1263-1271 novembre 2010 (dal titolo Il completamento del triangolo di Puppi). che si conclude con queste parole: “Queste previsioni potranno essere messe al vaglio degli esperimenti al LHC del CERN di Ginevra che dovrebbero trovarne una forte indicazione e con future osservazioni astrofisiche mirate”.
    In quel lavoro si dimostra l’esistenza della Forza di Planck, che si manifesta negli eventi astrofisici postesplosivi tipo supernova. Detta forza (di cui non ci si rese conto in passato che esiste nelle equazioni di campo della Relatività Generale (RG) in regime idrodinamico) ha la proprietà di generare il bosone, da noi denominato Bosone di Curvatura (che ha ventuno volte la massa di Planck) che la trasmette.
    Detto bosone ha la peculiarità di interagire con i raggi geometrici di tutte le densità di energia (particelle e corpi astrofisici) nello spazio a 4D. Inoltre il trasferimento di tutte le quantità fisiche è svolto dal determinante della sua metrica di Schwarzschild (che è il suo campo gravitazionale).
    Basti pensare che detti raggi di curvatura hanno lo stesso ordine di grandezza dei raggi geometrici dei Pianeti e lune del nostro Sistema Solare. Per esempio l’elettrone ha il raggio di curvatura di 2,3482•〖10〗^6 metri, e la Terra ha il raggio geometrico di 6,37814•〖10〗^6 metri e il bosone di curvatura ha il raggio di curvatura di 3,011397•〖10〗^6 metri, e il raggio di curvatura della costante di Fermi è di 1.57614•〖10〗^6 metri.
    La conseguenza di quanto detto è che l’evento di livello di energia registrato negli esperimenti LHC è certamente un segnale indotto del bosone di curvatura. Infatti, dai nostri calcoli, il Bosone del CERN subisce in laboratorio terrestre il campo gravitazionale (sua metrica di Schwarzschild) del bosone di curvatura, che è al centro della Terra.
    Mi rendo conto che ci vorrà del tempo per raggiungere l’atteggiamento mentale idoneo a comprendere maggiormente le connessioni geometriche quantistiche della gravità, perché la maggior parte dei fisici non le ha mai considerate nell’ambito della RG. Meno ancora gli sperimentali (i miei cari elettricisti).
    Buon lavoro a tutti,
    Mario Galvagni

    16 dicembre 2011

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