Bosone di Higgs, domande & risposte

Che cos'è il bosone di Higgs?
Il bosone di Higgs è una particella elementare prevista dal Modello Standard, ossia della teoria fisica oggi più accreditata per descrivere le forze dell'Universo e le particelle elementari che lo compongono. Il bosone di Higgs, contrariamente a tutte le altre particelle del Modello Standard, è rimasto fino ad oggi allo stato di ipotesi: nessun esperimento è riuscito ad individuarlo, anche se al Cern di Ginevra stanno restringendo il campo attorno alla particella.

Quando fu ipotizzata la sua esistenza?
Il bosone di Higgs ha 47 anni di storia: la sua esistenza fu per la prima volta ipotizzata nel 1964 dal lavoro di diversi fisici che, quasi simultaneamente, arrivarono alle medesimi conclusioni. Tra questi vi era il fisico inglese Peter Higgs che dette il nome alla particella.

Quale dovrebbe essere il suo ruolo nella Natura?
Il bosone di Higgs potrebbe spiegare perché esiste la massa nell'Universo, ossia perché alcune particelle elementari possiedono una massa mentre altre no. Ad esempio, la sua esistenza potrebbe aiutare a comprendere perché particelle come i fotoni, che trasportano la radiazione elettromagnetica – e quindi anche la luce -, sono prive di massa, mentre altre particelle elementari, come i bosoni W e Z che sono legati alla forze nucleare debole, possiedono invece una massa. Così come il fotone è legato al campo elettromagnetico, il bosone di Higgs è il "quanto" del campo di Higgs: un campo di energia che genera la massa delle particelle elementari. L'individuazione del bosone di Higgs aiuterebbe a comprendere meglio le relazioni esistenti fra le quattro forze della Natura. Mentre infatti oggi si è riusciti ad unificare in unico riferimento concettuale la forza elettromagnetica, la nucleare forte e la nucleare debole, la quarta forza – ossia la gravità - rimane ancora esclusa da questo quadro di riferimento.

Perché è importante trovare il bosone di Higgs?
Questa particella rappresenta il pezzo mancante del Modello Standard: la teoria che descrive il nostro Universo e che riesce a comprendere in un unico quadro concettuale tutte le diverse particelle esistenti, a partire dai quark e dai leptoni. Questa teoria, come abbiamo detto, descrive tre delle quattro forze della Natura ed è stata fino ad oggi confermata da tutti gli esperimenti con un grado eccezionale di precisione. Manca però l'ultimo tassello: ossia il bosone di Higgs.

Come dovrebbe essere fatto il bosone di Higgs?
Vi sono ancora molti i dubbi sulle caratteristiche di questa particella. Si sa che dovrebbe coincidere con la sua antiparticella e che dovrebbe avere una massa, ma non si sa quale potrebbe essere il suo valore. Il Modello Standard, infatti, non specifica la quantità di massa di questo bosone, con il risultato che vi sono decine e decine di ipotesi differenti sul suo valore. Gli esperimenti che si sono susseguiti negli anni hanno tuttavia delimitato le possibili misure della massa, stabilendo dei limiti che non possono essere superati. Secondo la teoria delle stringhe, inoltre, potrebbero esserci cinque diverse tipologie di bosoni di Higgs, mentre altre ipotesi si fermano ad una.

Perché fino ad oggi non si è riusciti ad individuarlo?
Per individuare le particelle elementari i fisici utilizzano gli acceleratori: piste circolari dove le particelle elementari vengono accelerate a velocità prossime a quelle della luce e fatte collidere tra loro. Questi urti producono nuove particelle che sono analizzate e studiate. Più le particelle hanno massa elevata, più energia occorre per produrle. Inizialmente si riteneva che la massa del bosone di Higgs fosse troppo grande per qualunque tipo di acceleratore esistente al mondo. Oggi si pensa che questa massa potrebbe essere più piccola e soprattutto alla portata del Large Hadron Collider del Cern.

Perché si chiama particella di Dio?
E' stato il Premio Nobel Leon Lederman, in un suo libro divulgativo, a indicare con questo nome il bosone di Higgs: l'anello mancante alla nostra comprensione dell'Universo. In realtà, secondo quanto raccontò quattro anni fa lo stesso Peter Higgs, inizialmente Lederman avrebbe voluto chiamarla non "particella di Dio", ma "particella dannata", ma l'editore del libro gli fece cambiare idea.

L'individuazione del bosone di Higgs permetterebbe di capire come si è formata la materia nei primi istanti di vita dell'Universo, facendoci comprendere qualcosa di fondamentale sull'origine del Cosmo. Tuttavia, rimarrebbero insolute ancora tantissime questioni sul funzionamento della Natura; la "particella di Dio", insomma, non costituisce l'ultima risposta.
Andrea Carobene

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