particelle_LHC

C’era grande attesa tra gli addetti ai lavori per l’ultimo aggiornamento sui risultati degli esperimenti condotti nell’acceleratore di particelle LHC al Cern di Ginevra lo scorso 13 dicembre. Dopo il grande annuncio, a luglio, della scoperta del bosone di Higgs, dopo decenni di ricerche, gli esperimenti ATLAS e CMS sono andati avanti con le collisioni all’interno del lunghissimo tunnel circolare che corre tra Svizzera e Francia, osservando centinaia di bosoni di Higgs, sufficienti a confermare in modo sempre più stringente che la particella osservata nei mesi scorsi è senza ombra di dubbio un “Higgs”, il bosone che regola i valori delle masse delle altre particelle dell’universo. C’era però almeno un elemento che non convinceva i fisici nell’annuncio dello scorso luglio, e nell’update di novembre gli scienziati non avevano fatto menzione di questo problema. Segno di risultati abbastanza anomali che necessitavano di maggiori verifiche. Ora sappiamo di cosa si tratta.

Errore o doppio bosone?

due_bosoni_higgs

In pratica, sembra che esistano due bosoni di Higgs. Una conclusione che però, frenano gli esperti, potrebbe molto probabilmente essere il risultato di un semplice “miraggio” statistico. Com’è noto, non è possibile osservare direttamente una particella come il bosone di Higgs. Il bosone decade in un’infinitesimale frazione di secondo in altre particelle più stabili; i fisici osservano questo decadimento e, attraverso ciò che resta del bosone, ne deducono le caratteristiche. Il bosone di Higgs segue due diversi canali di decadimento: nel primo si formano due fotoni caratteristici, nel secondo due bosoni Z. Nel caso del primo canale, tuttavia, il decadimento sembra avvenire un poco prima, portando alla conclusione che la massa del bosone di Higgs sia più grande di 3 gigaelettronvolt rispetto al previsto: praticamente 126,6 GeV invece che 123,5.

Non si tratta di questioni di lana caprina. La massa del bosone di Higgs può avere un solo valore, qui invece ne abbiamo due. Cosa che ha portato qualcuno a sostenere l’esistenza di due diversi tipi di bosoni. Ora, il Modello Standard delle particelle non prevede l’esistenza di un doppio bosone di Higgs con valori di massa differenti. Tale risultato costringerebbe i fisici a prendere in considerazione nuove teorie piuttosto radicali, cosa un po’ prematura dal momento che nell’update dal 13 dicembre gli esperti del CERN continuano a preferire l’ipotesi di un errore statistico. Poiché infatti il canale dei fotoni è stato verificato attraverso solo 10 bosoni di Higgs prodotti, mentre il canale dei bosoni Z è stato confermato da oltre 500 diverse nuove particelle, è chiaro che bisognerà prima raggiungere una “massa critica” nel numero di decadimenti del bosone di Higgs in fotoni prima di trarre un qualche conclusione.

La speranza di una nuova fisica

Svizzera, seminario Cern su risultati esperimenti Bosone di Higgs

Per il momento, comunque, la speranza che questo doppio picco nei livelli di energia raggiunti (uno a 123,5 e uno a 126,6 GeV) svanisse nei successivi esperimenti è stata frustrata. I fisici non ne avevano fatto cenno dal 4 luglio a oggi perché speravano proprio che con l’aumento dei risultati l’anomalia si rivelasse per quello che sembra essere: un mero errore statistico. Invece, il doppio picco ha resistito a tutte le collisioni finora realizzate. L’ipotesi che si tratti della prima prova di una “nuova fisica” che possa portare a superare il Modello Standard e a trovare risposte ai grandi enigmi dell’universo, come la materia oscura, la gravità e il destino dell’antimateria, è una tentazione troppo grande perché i fisici accettino di prenderla sul serio.

C’è prima bisogno di continuare gli esperimenti per mettere alla prova l’ipotesi più realistica, quella di una fluttuazione statistica, prima di iniziare a gettarsi in fantasiose speculazioni. All’inizio del prossimo anno, l’LHC sarà spento per avviare i lavori in vista dell’upgrade che permetterà al potente acceleratore di particelle di raggiungere, nel 2014, le più alte energie previste dai suoi costruttori. Ci sarà quindi tempo per riprendere in mano i dati prodotti dagli esperimenti e analizzarli con calma, in vista di un nuovo resoconto che sarà reso noto a marzo. Ma probabilmente bisognerà attendere la ripresa delle attività di LHC, tra poco più di un anno, per avere qualche risposta più definitiva.