Bosone di Higgs, storia della “particella maledetta”

Undici anni fa veniva rilevata al Cern la particella più “ricercata” di ogni tempo, la prova finale per validare la teoria detta il “modello standard”.

 

 

Ce ne hanno messo di tempo, una cinquantina d’anni più o meno, ma alla fine l’hanno trovata. La particella “maledetta”, soprannominata così proprio perché è stata cercata invano per decenni, senza successo.

Tra un attimo vedremo perché è stato così difficile “catturarla”, ma intanto spieghiamo di cosa si tratta. Stiamo parlando del bosone di Higgs, dal nome del fisico che per primo ne ha teorizzato l’esistenza.

È una particella importantissima per la fisica, anche se non ha un ruolo primario, come elettroni e protoni, ad esempio, nella composizione della materia che ci circonda.

Premessa: tutto ciò che esiste si divide in due entità, le particelle e i campi. Sin dalle scuole medie sappiamo che le particelle sono quegli oggetti piccolissimi dotati di una massa (che può anche essere uguale a zero, come nel caso dei fotoni) e localizzati in un preciso punto dello spazio.

I campi, invece, si estendono in tutto lo spazio e assumono un valore particolare in ogni punto: la forza a cui è soggetta una particella in quel preciso punto dipende da quel valore del campo.

Questo nella fisica classica: due “sostanze” ben definite, con ruoli e regole diverse. Nella meccanica quantistica, i campi possono diventare particelle e le particelle tramutarsi in campi.

Ma cosa “dice” a una particella a quale forza è sottoposta in quel punto del campo? La risposta è: altre particelle, che si chiamano bosoni.

Sembra complicato, ma è più semplice di quel che si pensi: una forza magnetica, quella che si propaga da una calamita, ad esempio, viene veicolata attraverso lo spazio e comunicata alle particelle dai bosoni di cui sopra, i fotoni.

Anche per le altre forze della natura è lo stesso, solo che ci sono altri bosoni, con massa diversa da zero, però, che fanno da intermediari.

Tutto questo meccanismo si chiama “modello standard” delle particelle e descrive perfettamente la fisica di tutto ciò che esiste al mondo.

Almeno teoricamente, perché, per provarlo definitivamente, occorreva dimostrare l’esistenza della “particella maledetta”.

Che poi, siccome suonava male, è stata ribatezzata “particella di Dio” (dall’inglese è facile, basta troncare la parola goddam, maledetta, in god, Dio) sottolineando così anche il suo ruolo fondamentale nella genesi delle altre particelle.

Sì, perché secondo il modello standard, è proprio il bosone di Higgs che conferisce massa a tutte le altre particelle e pure a se stessa.

L’unica difficoltà, nel trovarla, è che il modello non predice affatto quale debba essere il valore della sua massa e così, per anni, i fisici sono andati un po’ alla cieca.

Ma la vera difficoltà è stata un’altra: questo valore, molto alto, per essere misurato necessitava di acceleratori di particelle davvero potenti, cosa che è stata possibile solo con la costruzione del LHC al Cern di Ginevra.

Ma in definitiva che fa ‘sta particella per dare massa a tutte le altre? In realtà ciò che “dice” a una particella quanto deve pesare (cioè che massa avere) è il campo di Higgs (particelle e campi come detto sono anche interscambiabili).

Questo campo è presente in tutto lo spazio e si è generato dopo il Big Bang da una cosa che in fisica si chiama “rottura spontanea di simmetria” e agisce come una sorta di “melassa” per le particelle.

Ogni particella si muove nello spazio come se fosse una biglia nella melassa, che “rallenta” ciascuna in modo diverso. In altre parole, il campo, rallentando le particelle, dà loro una proprietà fisica ben definita, cioè quella che chiamiamo massa, che definiamo proprio come la misura dell’inerzia che ha un corpo nel muoversi.

La cosa curiosa è che, però, non esiste un motivo vero e proprio per cui la massa del bosone di Higgs ha il valore che è stato ipotizzato e poi misurato: in teoria non c’è spiegazione, potrebbe averne uno qualunque. Una delle tante bizzarrie della fisica delle particelle.