In attesa dell’higgsone

Quando è stata diffusa la notizia tanto attesa della “scoperta del bosone di Higgs”, la battuta che ho twittato è stata che non capivo: e se fosse stata un’altra particella di un’altra teoria che per puro caso avesse avuto la stessa energia del bosone di Higgs? La mia considerazione è stata principalmente una battuta, ma in realtà essa è anche corretta da un punto di vista epistemologico. Infatti ciò che sinteticamente è stato pubblicizzato come “scoperta del bosone di Higgs”, è stata l’osservazione attraverso il Large Hadron Collider (LHC) di una nuova particella avente massa compatibile all’interno di una confidenza del cinque sigma (ovvero con una misura molto affidabile) con quella prevista da Peter Higgs per il bosone che gli fu necessario postulare affinché la teoria attualmente più accreditata per l’universo, denominata Modello Standard, descrivesse particelle dotate di massa. In realtà le misure stanno continuando e dobbiamo ancora aspettare nove mesi prima che gli scienziati abbiano statistiche ancora migliori, come annunciato da Rolf-Dieter Heuer, direttore generale del CERN. Egli ha anche dichiarato che non si può neanche parlare con certezza di valore dello spin pari a zero per il bosone osservato, che ne farebbe di esso un bosone fondamentale scalare. Questo bosone è creato dallo LHC attraverso collisioni protone-protone , e gli esperimenti ATLAS e CMS osservano le particelle create quando esso decade. Il punto cruciale è che il decadimento può avvenire attraverso canali differenti: i due canali osservati in entrambi gli esperimenti sono stati: 1) la produzione di due fotoni e 2) la produzione di due bosoni Z, e dalle loro osservazioni si è calcolata la massa di 125 GeV/c2 per il bosone; ancora altri canali di decadimento sono possibili (osservati nell’esperimento CMS), ma il valore dell’energia calcolato da essi non è tanto preciso quanto quello ottenuto dai primi due canali. La teoria del modello standard prevede anche come il bosone debba decadere attraverso i diversi canali, ed effettivamente le osservazioni dei due esperimenti sono consistenti con le previsioni. Solo che in ambedue gli esperimenti man mano che il il numero di dati raccolti aumenta, il numero di eventi del canale di decadimento in due fotoni è sempre più grande di quanto atteso. Invece, per il decadimento in due bosoni Z le osservazioni di eventi sono state inferiori a quelle previste, e non si sa ancora se questa deficienza sia reale o legata al fatto che questi eventi siano più difficili da misurare. Nel primo caso si aprirebbe la possibilità, per quanto remota, che il bosone abbia spin 2.

Tutto questo interesse per eventuali difformità con la teoria deriva dal fatto che anche con la scoperta del bosone di Higgs, rimane il problema che il Modello Standard sia una teoria incompleta in quanto essa non include la forza gravitazionale. Dal momento che questa teoria non riesce ancora a descrivere l’Universo, c’è da augurarsi che ci siano osservazioni non in accordo con essa. Queste osservazioni potrebbero portare alla scoperta di nuova fisica e permettere di aggiungere nuovi tasselli al Modello Standard, così da includere la gravità nel modello e formulare una teoria completa.

Non dimentichiamo comunque che l’osservazione di una particella con la stessa energia di quella prevista per il bosone di Higgs è di per sé una scoperta storica.

Per concludere c’è già chi cerca un nome per il nuovo bosone; in fondo nessuno chiamerebbe mai l’elettrone, fermione di Millikan! Per cui Gordon Fraser and Michael Riordan hanno proposto il nome di higgsone. Vedremo come andrà a finire.

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About Francesco Buonocore

Francesco Buonocore is an Italian solid state theoretical physicist, staff scientist of the Italian government agency ENEA. Francesco likes Physics, thinking about Physics and how Physics and life are related.
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