Una giornata storica

Da settimane la notizia aveva circolato per il mondo, viaggiando tra e-mail e blog. Fisici di tutte le università cercavano di ottenere ragguagli dai loro colleghi più informati. Anche molte persone al di fuori dell'ambiente scientifico erano incuriosite dalla faccenda. La notizia era questa: il Cern aveva dato l'annuncio che il 13 dicembre sarebbero state presentate le analisi sulla ricerca del bosone di Higgs basate sui dati prodotti dall'Lhc nel 2011. Era un segno che la sfuggente particella era stata finalmente scoperta?

Oggi, 13 dicembre, il laboratorio del Cern è più brulicante del solito. Dopo pranzo, i fisici improvvisamente interrompono le loro discussioni e abbandonano i loro calcoli. Gli uffici e i corridoi si svuotano e tutti si dirigono verso l'auditorium principale, che però non è sufficiente per contenere tutti i fisici venuti ad assistere all'evento tanto atteso.

I coordinatori di Atlas e Cms, i due esperimenti principali dell'Lhc, hanno a disposizione una mezz'ora ciascuno per mostrare, a suon di grafici e tabelle di numeri, se il bosone di Higgs è realtà o fantasia. Il programma prevede poi un'ora dedicata al fiume di domande da parte dei fisici convenuti. La prima a prendere la parola è l'italiana Fabiola Gianotti, coordinatrice di Atlas, che presenta i risultati sull'esistenza del bosone di Higgs. Nell'esperimento Atlas sono stati misurati un po' più fotoni del previsto e questo eccesso è imputabile alla materializzazione di un bosone di Higgs, che poi si disintegra immediatamente in due fotoni, cioè due microscopici lampi di luce. La misura sembra indicare che la massa del bosone di Higgs si situi intorno ai 126 GeV. Il GeV è un'unità di misura corrente in fisica delle particelle, equivalente a circa un miliardesimo di miliardesimo di milionesimo di grammo.

Poi è la volta del coordinatore di Cms, Guido Tonelli. Anche lui è italiano, a testimonianza dell'eccellente valore della nostra scuola di fisica particellare e dell'altissima considerazione internazionale di cui godono i fisici italiani. I risultati di Cms in parte corroborano quelli di Atlas, ma sono più ambigui, specialmente per quel che riguarda la determinazione della massa del bosone di Higgs. Vi sono indicazioni sulla presenza di una nuova particella nei dati di CMS, e queste indicazioni sono interpretabili in termini di un bosone di Higgs che si disintegra in due fotoni, oppure in quattro elettroni (o muoni). Queste molteplici forme con cui il bosone di Higgs si può manifestare non sono una sorpresa. Infatti, questa particella ha la caratteristica di potersi disintegrare in modi diversi, seguendo una legge di probabilità den definita. Gli esperimenti sono alla caccia di tutti i diversi modi di disintegrazione per ottenere una conferma completa della teoria. Al termine dell'incontro, i fisici presenti traggono una prima conclusione: la particella più ricercata del mondo, il bosone di Higgs, ha finalmente fatto capolino tra i dati. La sua massa è ristretta nell'intervallo tra 115 e 127 GeV, con un valore più probabile intorno ai 126 GeV. Ma il pubblico non specialista che segue le vicende dell'Lhc si chiederà: insomma, il bosone di Higgs è stato scoperto o no?

Per rispondere alla domanda dobbiamo ricordarci che a ogni misura in fisica è associata un'incertezza statistica e quindi possiamo solo assegnare una determinata probabilità all'identificazione del bosone di Higgs. Dalle misure presentate oggi si può dedurre che l'esistenza del bosone di Higgs ha una probabilità alta, ma non sufficiente per soddisfare i canoni convenzionalmente fissati in fisica delle particelle per definire una scoperta. In conclusione, i dati dell'Lhc hanno aperto uno spiraglio attraverso il quale si comincia a intravedere il volto del bosone di Higgs, ma prima di dichiararne la scoperta, bisognerà aspettare i dati che saranno raccolti il prossimo anno. Come ha sapientemente sentenziato Trapattoni in una conferenza stampa in Irlanda: "No say the cat is in the sac". Gran parte dell'attesa per i risultati presentati oggi al Cern era rivolta verso la massa del bosone di Higgs. Nelle scorse settimane, indiscrezioni di tutti i tipi erano circolate nei diversi blog, riportando numeri contraddittori, proprio come succede con i risultati elettorali prima che le urne siano aperte. L'interesse per il valore della massa del bosone di Higgs scaturisce dal fatto che esso contiene informazioni molto importanti su diversi aspetti del mondo delle particelle elementari. Per esempio, una massa inferiore a 120 GeV fornirebbe indizi a favore dell'esistenza della supersimmetria, un'ipotetica struttura dello spazio-tempo capace di aprire nuove prospettive sulla comprensione del mondo fisico. Viceversa, un valore superiore a circa 130 GeV potrebbe essere interpretato come un argomento a sfavore della supersimmetria. Se, come i risultati di oggi suggeriscono, la massa del bosone di Higgs fosse davvero uguale a 126 GeV, allora parrebbe proprio che la natura abbia voluto prendersi gioco dei fisici, lasciandoli in una situazione di ambiguità e incertezza.

Una nuova fase di raccolta dati è necessaria prima di venire a capo dei molti dubbi che ancora circondano il bosone di Higgs. Non bisogna dimenticare che un'eventuale scoperta di questa particella risolverebbe alcuni problemi presenti in fisica delle particelle, ma ne aprirebbe molti di nuovi. La scoperta del bosone di Higgs è un punto di partenza, non un punto di arrivo. L'Lhc è ora fermo per le consuete manutenzioni invernali, ma le operazioni riprenderanno in febbraio. Si prevede che nel 2012 l'Lhc fornirà una quantità di dati almeno doppia rispetto a quella dell'anno precedente. Questi dati saranno ampiamente sufficienti per risolvere in modo definitivo la questione dell'esistenza del bosone di Higgs e per determinarne con precisione la massa. C'è grande fiducia che l'Lhc possa raggiungere presto questi traguardi perché finora le sue prestazioni ci hanno sempre sorpreso, superando anche le più rosee previsioni. Soltanto un anno fa, quasi nessuno al Cern avrebbe immaginato di poter essere oggi così vicino alla scoperta del bosone di Higgs.

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