Bosone a chi ?!?

E se la particella trovata al CERN non fosse il Bosone di Higgs?

Grande entusiasmo tra gli addetti ai lavori per l’ultima scoperta che potrebbe gettare nuova luce sulla comprensione della natura e del funzionamento dell’Universo. Grande entusiasmo anche tra la gente comune, che pur senza capire cosa diavolo sia un “Bosone di Higgs” e come potrebbe migliorare la loro vita, si è lasciata trasportare da questa grande ondata di ottimismo e di grandi pacche sulle spalle: l’uomo ha scoperto il “Bosone di Higgs”, anche detta la “Particella di Dio”, perché sarebbe una delle particelle fondamentali per la creazione della materia, cioè, secondo gli scienziati, sarebbe lo strumento principale di cui si servirebbe Dio (o qualsiasi altro principio che è all’origine dell’Universo, ma noi lo chiameremo Dio per comodità) per creare la materia cosmica.

Presa da un delirio entusiastico, Margherita Hack si è spinta molto, ma molto più in là: “Il Bosone di Higgs è Dio!“. Quale meccanismo logico si cela dietro questa affermazione della Hack? Un intento ideologico, secondo il quale qualsiasi cosa è Dio, tranne quello dei credenti? Oppure la non-filosofa-scienziata è realmente convinta che il Bosone di Higgs esista dall’eternità, è increato e esisterà per sempre? Qualcuno ha avanzato anche l’ipotesi Arteriosclerosi, ma per questioni di corretteza politica, lo diciamo a bassa voce (anche perchè è pur sempre una grande scienziata, ma di filosofia… niente!). Fatto sta, che la Margheritona nazionale ha appena fondato una nuova religione: il Bosonianesimo, dottrina secondo la quale esiste solo ciò che è misurabile e sperimentabile.

Ma una articolo comparso su Live Science potrebbe smorzare l’entusiasmo della fondatrice della mistica scientifica. Secondo il sito di divulgazione scientifica, ci sarebbero degli indizi che fanno pensare che la particella individuata dai fisici del Large Hadron Collider non sarebbe il Bosone di Higgs, ma piuttosto una particella esotica che gli somigli.

Delusione? Al contrario. Secondo Harvey Newman, fisico del California Institute of Technology e membro dell’esperimento Compact Muon Solenoid (uno dei due esperimenti LHC che hanno permesso l’individuazione della nuova particella), ci troviamo di fronte a una variante più esotica del Bosone di Higgs e, secondo lo scienziato, “è una delle cose più eccitanti che possano accadere”. Ecco perché.

Il Campo di Higgs, e il relativo bosone, fu teorizzato in quanto fornisce la spiegazione più semplice del motivo per il quale tutte le particelle elementari dell’Universo possiedono una massa. In breve, il campo di Higgs è come una sorta di “piscina cosmica” (secondo l’esempio fornito da John Gunion, fisico presso l’Università della California). Le particelle che interagiscono con il campo di Higgs sono simili a un uomo che si tuffa in piscina con tutti i vestiti. Ovviamente, l’uomo con i vestiti bagnati sarà più pesante di coloro che non hanno vestiti.

Quindi, ogni particella che si “tuffa” nella piscina (campo) di Higgs acquisisce massa. Questo modello è sufficiente a spiegare il motivo per cui tutte le particelle del Modello Standard possiedono una massa (il Modello Standard è la teoria che descrive tutte le particelle elementari conosciute e le forze che interagiscono tra di loro). Ma secondo Newman, il Modello Standard non è in grado di spiegare la natura dell’Universo:

“Il modello Standard è incompleto”, secondo Newman, “perché non tiene conto di quelle particelle che compongono l’84 per cento della materia dell’Universo: quella sostanza invisibile conosciuta come “materia oscura“. Il Modello Standard non è in grado nemmeno di la forza di gravità. Inoltre, la teoria tratta la materia e il suo opposto, l’antimateria, come se fossero simmetriche, e quindi non riesce a spiegare il motivo per cui nell’universo sembra esserci più materia che antimateria. Infine, quando si utilizza il Modello Standard per spiegare le energie superiori che esistevano nei primi istanti dell’Universo, la teoria cade essenzialmente su se stessa”, conclude Newman.

Secondo il fisico americano, la teoria del Modello Standard è semplice e potente, ma non può essere la teoria completa delle particelle. “Credere nella validità del Modello Standard, sarebbe come credere nelle leggi del moto di Newton“, afferma Newman. Le Leggi di Newton vanno bene per descrivere i movimenti degli oggetti lenti e a bassa massa. Essa, però, diventa inservibile quando si prendono in considerazione oggetti che si avvicinano alla velocità della luce, o per descrivere oggetti come i Buchi Neri, in grado di piegare spazio e tempo.

“Le leggi di Newton sono meravigliosamente semplici e in grado di descrivere tantissimi fenomeni fisici, ma sappiamo bene che non è la teoria fondamentale. Esse sono un aspetto più semplice di una teoria più fondamentale, cioè la Teoria della Relatività di Einstein, che sembra descrivere il rapporto spazio-tempo in maniera più efficace. Con la teoria del Modello Standard ci troviamo nella stessa situazione: sappiamo che ci deve essere una teoria più fondamentale rispetto al Modello Standard”, spiega Newman.

La teoria principale, che pone il Modello Standard all’interno di una teoria più fondamentale, è chiamata Supersimmetria (o anche SUSY). Secondo laSupersimmetria (incorporata nella Teoria delle Stringhe), tutte le particelle conosciute hanno un partner supersimmetrico molto più pesante. Non solo SUSY è in grado di spiegare l’esistenza di particelle di materia oscura, ma spiega bene anche le interazioni delle particelle ad energie molto elevate, come quelle appena dopo il Big Bang. Inoltre ,SUSY riesce a spiegare la strana preferenza della natura per la materia sull’antimateria. La teoria della Supersimmetria richiede l’esistenza di almeno cinque Campi di Higgssovrapposti in tutto l’Universo, ogni campo con il proprio Bosone di Higg specifico.

Quando si genera una collisione tra particelle come avvenuto nell’LHC, ci si aspetterebbe che ogni bosone decada in un unico insieme di particelle più leggere. Secondo alcuni fisici, sembra che la particella trovata nell’esperimento dell’LHC sia decaduta in un modo non previsto dal Modello Standard. Tuttavia sono necessari ulteriori dati prima che essi sappiano con certezza quale tipo di bosone abbiano ottenuto. Se, infatti, la particella ottenuta è una versione più esotica del Bosone di Higgs, allora potrebbe essere un Bosone di Higgs previsto dalla Teoria Supersimmetrica, o almeno una particella di Higgs non-standard. Questa sarebbe la prima scoperta della fisica oltra il Modello Standard. “Complessivamente, abbiamo uno scenario tremendo che si apre di fronte a noi”, a concluso con enfasi Harvey Newman.

Fantasy Physics o del ritorno dell’etere

Di recente il Cern sta dilettando il pubblico mondiale con annunci tanto plateali quanto mirabolanti: prima un neutrino più veloce della luce, adesso la scoperta del “bosone finale” – i lettori potrebbero forse già chiedersi: ma se è un bosone, ossia se appartiene ad una specifica famiglia di particelle subatomiche, come può essere così definitivo come dicono? La risposta che, tra le altre, darebbero i “cernofili” è: perché dimostra l’esistenza del campo di Higgs. L’attuale vicenda del bosone di Higgs ha del resto radici lontane nel mondo della fisica contemporanea ossia nell’aver ormai da tempo radicato la scienza nella tecnica, lasciando che siano le macchine a fare il lavoro della mente umana: di recente è persino stato attribuito un premio Nobel (Smoot e Mather) ad un satellite (COBE) che ha misurato alcuni aspetti della radiazione cosmica di fondo. Solo a titolo di aggravante, George Fitzgerald Smoot III, uno dei vincitori del Nobel per la misurazione effettuata da COBE, ha anche partecipato ad una trasmissione televisiva a quiz negli Stati Uniti, vincendo oltre un milione di dollari, così come ha anch’egli partecipato ad una puntata dello show televisivo The Big Bang Theory (cfr. il post precedente Inequality and Instability). Bisogna ancora aggiungere altro? A proposito del bosone di Higgs alcuni potrebbero anche affermare che rappresenta il tracimare della cosmologia nella fisica teorica, poiché questa particella è particolarmente rilevante per le teorie sull’origine dell’universo. Un lettore del Corsera ha brillantemente commentato l’annuncio della mirabolante scoperta scrivendo con grande arguzia: “la Monade!”, eccellente appunto che, con una sola battuta, denuncia il feticismo monista della nostra cultura. Poi ci sono i soliti scellerati che parlano di fine della fisica, spiegazione ultima, particella di D-o, etc. Ma dover subire sciocchezze è uno dei molti tratti di quest’epoca dell’opinione. Pochi hanno ricordato che i dati dell’esperimento non sono quelli che ci si attendeva – e questo in fisica dovrebbe essere significativo. Il fatto che si provi a “pensare positivo” dipende anche dalla speranza che esperimenti futuri cancelleranno queste discrepanze. Forse bisognerebbe anche ricordare che è dagli inizi dell’avventura nel mondo subatomico che ad ogni nuova scoperta si pensa di aver finalmente trovato la particella fondamentale: prima era l’elettrone, poi il protone, dopo i quark, poi i prioni… ed ogni volta l’illusione monista è stata spazzata via dalla meravigliosa complessità della physis. Ora, oltre al fatto che i bosoni posseggono una natura estremamente complessa: possono essere elementari o composti e sono opposti ad un’altra categoria di particelle detti fermioni che obbediscono ad altra legge (Principio di esclusione di Pauli), ci sono ancora un numero di problemi innumerevoli da risolvere riguardo ai bosoni che non necessiterebbero davvero di tutta quest’attenzione mediatica su un bosone scalare come quello di Higgs se non fosse per gli imponenti finanziamenti che sono stati versati ai signorini del Cern. Meccanismi dati per certi, se meglio analizzati, mostrano una natura completamente ambigua (per una mente attenta il contrasto con i fermioni è in sé rilevante). Il modello standard ha certamente una sua coerenza ed è funzionale agli esperimenti, ma si basa anche su un numero tale di assunti che mostrano ancora la sua natura di teoria di transizione (i gravitoni sono, ad esempio, parte del modello e sono “particelle” non rilevabili). E’ evidente che le interazioni di H⁰ [Leptoni; Quark; W⁺, W^-, Z⁰; Gluoni] contengono ancora altre interazioni, ma allora perché questi signorotti non se ne accorgono? Se una particella finale potesse davvero “esistere” questa non sarebbe computabile né, tantomeno, rilevabile – un esempio classico, anche se ormai dimenticato o ignorato, di particelle non rilevabili è quello offerto dai tachioni, ossia una conseguenza della relatività non dimostrabile sperimentalmente. E per coloro che sottovalutano le conseguenze teoriche bisogna ricordare che i tanto famosi Buchi Neri sono una conseguenza teorica delle equazioni di campo di Einstein elaborate da Karl Schwarzschild e da altri in seguito. Ma torniamo al mirabolante bosone di Higgs: un’ottima intervista è stata rilasciata dal decano della fisica sperimentale italiana Ugo Amaldi su http://www.avvenire.it/Cronaca/Pagine/amaldi-dopo-il-bosone-altre-sorprese.aspx . Il fatto che noi pensiamo “esista” (questo termine applicato al mondo subatomico avrebbe mandato Niels Bohr su tutte le furie) o possa esistere qualcosa come una “particella finale” testimonia solo la nostra mentalità monista che ci impedisce di vedere altre relazioni nella materia e comprendere fatti pertinenti all’intricata natura del reale. Oppure questa scoperta ci dirà in che genere di universo viviamo? Scusate la mia ignoranza (è l’unico infinito che posso permettermi), ma questa scoperta è davvero in grado di spiegare il rapporto di 10³² tra la forza debole e quella gravitazionale (problema della gerarchia)? Oppure a cosa è dovuta la differenza tra la massa di H⁰ e quella di Planck? I nuovi risultati offrono davvero una soluzione al problema μ? Avremo allora a breve anche gli higgsinos? Oppure sono caduti nel dimenticatoio? Si potrebbe continuare a lungo poiché le vie della fisica subatomica sono particolarmente belle, intricate e piene di svolte repentine e trabocchetti affascinanti da investigare con l’ausilio di domande proprie e mirate (Ah! Se magari qualcuna tra queste menti eccelse si fosse presa la briga di guardare meglio nelle equazioni di campo di Einstein come già fece a suo tempo il grande Gödel…), ma ormai abbiamo scoperto la particella che tutto spiega e fino a qualche giorno fa ne avevamo persino una che andava più veloce della luce, allora che ce ne facciamo delle domande attente? Ancora una volta: aut tempora…