1 L'Lhc è stato avviato. Cosa mostreranno le collisioni di particelle?
La precedente generazione di acceleratori ha fornito ris contro per tutte le più significative predizioni del "Modello standard", la teoria attualmente in uso per la descrizione delle interazioni tra le particelle che costituiscono la materia, come elettroni e quark, fatta eccezione per la particella di Higgs, che il modello prevede, ma che non siamo ancora riusciti a vedere.
Con l'Lhc dovremmo finalmente scoprire questa particella e capire come migliorare la teoria.
2 Perché il bosone di Higgs, l'inafferrabile "particella di Dio", è tanto importante?
L'Higgs è ormai una celebrità, ma io preferisco chiamarla "particella giocherellona", perché alcune analisi suggeriscono che abbia un valore della massa giusto adatto a evitare di essere scoperta dalla precedente generazione di acceleratori, un po' come se giocasse a nascondino.
E lo scherzetto ci tiene all'oscuro su uno degli aspetti più affascinanti della comprensione della fisica delle particelle.
Ovvero il meccanismo che fa sì che mentre a basse energie – quali quelle a noi accessibili nella vita quotidiana – si hanno processi che sono esclusivamente elettromagnetici, quali l'attrazione tra calamite o la luce emessa dalle lampadine, ad alte energie – quali quelle che entrano in gioco quando le particelle raggiungono velocità prossime a quelle della luce, come appunto avverrà sempre più spesso all'interno del tunnel dell'Lhc nei prossimi mesi – le interazioni elettromagnetiche si mischiano con altre interazioni.
Abbiamo ampia evidenza sperimentale della correttezza di questo meccanismo, ma non sappiamo ancora cosa lo causa.
Secondo l'ipotesi teorica più semplice e più convincente, il fenomeno si basa sulle proprietà della particella di Higgs, la cui esistenza è stata teorizzata negli anni 60. Ma se continuiamo a non trovarla, perfino alle altissime energie prodotte dalla macchina del Cern, ci troveremo al cospetto di un bel mistero.
3 Un'altra verifica molto attesa è quella della Supersimmetria, la teoria "Susy". Di cosa si tratta?
La teoria Susy è l'esempio più studiato e più plausibile di cosa potrebbe andare al di là del Modello standard. La sua caratteristica più importante è la predizione di coppie di particelle che formano i cosiddetti "partner supersimmetrici", in cui uno dei partner è stato già osservato e l'altro sarebbe da scoprire a più alte energie. Esempi di coppie di partner supersimmetrici sono quella del fotone e del fotino e quella dell'elettrone e del selettrone.
4 Gli esperimenti dell'Lhc permetteranno di riunificare le diverse teorie della fisica?
Questo dell'unificazione della meccanica quantistica del Modello standard con la relatività generale delle interazioni gravitazionali è proprio il problema su cui si concentra la mia ricerca, ma purtroppo le stime più realistiche del livello di energia da raggiungere per investigare su questo problema indicano la necessità di arrivare a livelli di un milione di miliardi di volte maggiori di quelle accessibili all'Lhc.
Ci sono però stime alternative, più speculative, ma più ottimistiche, secondo le quali già con l'Lhc si potrebbero vedere le prime interazioni gravitazionali quantistiche. Si tratta di legittime speculazioni scientifiche, ovvero teorie, che, sebbene non supportate da dati sperimentali o deduzioni concettuali, hanno coerenza logica e quindi meritano di essere verificate. Purtroppo le teorie più speculative raramente hanno successo.
5 Esiste davvero la possibilità, per quanto remota, che gli esperimenti dell'Lhc generino buchi neri?
La possibilità che vengano prodotti microscopici e innocui buchi neri è estremamente improbabile, ma realistica, perché è appunto predetta dai modelli che provano a realizzare una altrimenti inattesa riduzione delle energie necessarie a innescare le interazioni gravitazionali quantistiche. Sarebbe una scoperta straordinaria che rivoluzionerebbe completamente la nostra descrizione delle leggi della Natura, ma è purtroppo estremamente improbabile.
Per l'ipotesi di buchi neri nocivi, di cui si è tanto parlato nei giorni scorsi, è necessario far uso di speculazione fantascientifica del tipo che avrebbe potuto fermare l'accensione del primo laser: "magari lacera l'Universo", si disse. Si sarebbero perse vite umane se l'allarmismo generato da queste speculazioni fantascientifiche avesse impedito ai fisici l'attivazione di quel primo laser, che ora cura tante patologie.
6 L'esperimento del Cern, costato oltre 8 miliardi di euro, è ricerca di base. È pensabile che dalle sue scoperte si sviluppino nuove tecnologie come in passato è avvenuto per laser e internet?
Il cosiddetto effetto traino che la fisica fondamentale ha sullo sviluppo dei rami più applicativi, che tra l'altro è ben compreso e tutelato negli Usa, ma ancora poco compreso dai governi Europei, si è verificato a ogni tappa della sua avanzata, talvolta prendendo forme completamente imprevedibili, come ben illustrato dall'esempio dello svilupparsi del world wide web al Cern, che ha poi dato luogo all'uso quotidiano di internet da parte di tutti noi.
Sono certo che lo sforzo, anche economico, che l'umanità sta facendo con l'Lhc sarà ancora una volta più che ripagato in termini di ricadute tecnologiche, ma solo col tempo sarà possibile metterle bene a fuoco.
