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Sunday, 11 December , 2011 / ermes

Chi cerca trova?


“Altri fisici si entusiasmarono all’annuncio della massa di 140 GeV perché avrebbe dato credito alla possibilità che il nostro universo sia solo una piccolissima parte di una struttura gigantesca, detta multiverso, che include infiniti mondi paralleli. Mi è stato raccontato che, nell’apprendere la notizia, due illustri fautori della teoria del multiverso si sono messi a ballare abbracciati nel corridoio del dipartimento di fisica dell’Università di Stanford. Se si scoprisse invece che la massa del bosone di Higgs è circa 120 GeV, ci sarebbero ragioni per supporre che l’universo attuale si trovi in una situazione instabile, un po’ come se vivesse sull’orlo di un burrone (…) Questa prospettiva darebbe a Woody Allen una ragione di più per ricorrere al suo psicanalista.”

Il bosone di Higgs alle corde

Nel romanzo La promessa lo scrittore svizzero Friedrich Dürrenmatt racconta la storia di un ispettore di polizia che, ossessionato dall’idea di scoprire il colpevole di un delitto raccapricciante, abbandona tutto e sacrifica la sua intera esistenza per perseguire una sua azzardata teoria e per arrivare alla verità. Allo stesso modo i fisici delle particelle da quasi cinquant’anni inseguono un’ipotesi teorica e costruiscono complesse apparecchiature sperimentali per arrivare alla verità. Qui non si tratta di un delitto, ma di capire come la natura riesce a mascherare una delle simmetrie che regolano il comportamento delle forze fondamentali agenti nel nostro universo. Sto parlando della simmetria elettrodebole, la simmetria che detta legge su moltissimi fenomeni naturali, tra cui i processi di combustione di idrogeno in elio che permettono al sole di brillare e che dunque sono all’origine della vita sulla terra.

Il fatto curioso della simmetria elettrodebole è che essa appare evidente in alcuni fenomeni e sembra assente in altri. La natura ha deciso di mascherare l’esistenza di questa simmetria. È un po’ come nel caso del Partenone: visto da lontano sembra perfettamente simmetrico eppure, se lo osserviamo con attenzione, ci accorgiamo che non è così. L’incurvatura parabolica dello stilobate e il rigonfiamento delle colonne nell’entasis servono a correggere l’illusione ottica che ci fa vedere come concave delle rette parallele intersecate da segmenti. Il Partenone ci sembra più simmetrico di quello che è. La forza elettrodebole, invece, è più simmetrica di quel che sembra.

Questa lezione i fisici l’hanno capita da tempo. Hanno anche capito che, per conciliare questa simultanea presenza e apparente assenza di simmetria, deve per forza esistere qualche nuova particella ancora sconosciuta. Proprio come l’ispettore Matthäi del racconto di Dürrenmatt, noi fisici non ci daremo mai pace fino a quando il colpevole sarà smascherato e questa ignota particella sarà scoperta.

Sono state formulate diverse congetture sulla natura della particella (o delle particelle) colpevole (o colpevoli) del curioso mascheramento della simmetria elettrodebole, ma in cima alla lista dei sospettati c’è sicuramente il bosone di Higgs. Ipotizzato nel lontano 1964 da tre gruppi di scienziati che lavoravano indipendentemente, il bosone di Higgs rimane il ricercato numero uno nel mondo delle particelle elementari. Dal carattere enigmatico e sfuggente, fino a oggi è sempre riuscito a scampare alle trappole tese dai fisici per catturarlo. Ma nulla potrà contro l’Lhc, il grande collisore di protoni in funzione al Cern di Ginevra, che sarà presto in grado di pronunciare la sentenza definitiva sull’esistenza dell’ipotetico bosone di Higgs.

La teoria sa determinare perfettamente tutte le proprietà del bosone di Higgs, eccetto una: la sua massa. Dove la teoria non può arrivare, subentrano gli esperimenti. Il bosone di Higgs è stato affannosamente ricercato con l’acceleratore Lep del Cern, con il Tevatron di Fermilab negli Stati Uniti, e tra i dati preliminari dell’Lhc, senza però trovare traccia della sua esistenza. Come avviene per la ricerca di un pericoloso criminale, nella quale si setacciano tutti i luoghi possibili per circoscrivere il suo nascondiglio, così gli esperimenti finora effettuati ci hanno permesso di concludere che l’intervallo più probabile per la massa del bosone di Higgs è tra 114 e 141 GeV. Il GeV è un’unità di misura molto in voga nella fisica delle particelle, ma poco pratica per la vita comune poiché corrisponde a circa un miliardesimo di miliardesimo di milionesimo di grammo.

Il prossimo 13 dicembre al Cern saranno presentati i risultati sulla ricerca del bosone di Higgs basati sui dati raccolti nel 2011 dagli esperimenti dell’Lhc. Qui al Cern gli scienziati aspettano questi risultati con la stessa trepidazione con cui i bambini aspettano il Natale. Ci si attende che la finestra di valori ammissibili per la massa del bosone di Higgs venga ulteriormente ridotta. Forse qualche prima indicazione sull’esistenza di questa particella potrebbe già emergere, ma per il verdetto definitivo bisognerà aspettare che gli esperimenti raccolgano ancora dati. Il 13 dicembre il bosone di Higgs sarà messo alle corde, prima del ko finale previsto per il prossimo anno. Il 2012 sarà l’anno fatale che concluderà l’epopea del bosone di Higgs, durata già quasi mezzo secolo.

Conoscere il valore della massa del bosone di Higgs può sembrare un’oziosa curiosità, un po’ come voler sapere l’esatta età di Matusalemme. In realtà quel numero (la massa del bosone di Higgs, non l’età di Matusalemme) può nascondere segreti profondi sul nostro universo. Per esempio alcuni fisici temettero il peggio quando durante l’estate i primi dati dall’LHC fornivano una debole indicazione a favore di una massa del bosone di Higgs di circa 140 GeV. Se confermato, quel risultato avrebbe messo in crisi l’ipotesi che la natura nasconda una stupefacente nuova struttura dello spazio-tempo, a lungo inseguita dalle fantasie dei fisici teorici e chiamata supersimmetria. Altri fisici si entusiasmarono all’annuncio della massa di 140 GeV perché avrebbe dato credito alla possibilità che il nostro universo sia solo una piccolissima parte di una struttura gigantesca, detta multiverso, che include infiniti mondi paralleli. Mi è stato raccontato che, nell’apprendere la notizia, due illustri fautori della teoria del multiverso si sono messi a ballare abbracciati nel corridoio del dipartimento di fisica dell’Università di Stanford. Se si scoprisse invece che la massa del bosone di Higgs è circa 120 GeV, ci sarebbero ragioni per supporre che l’universo attuale si trovi in una situazione instabile, un po’ come se vivesse sull’orlo di un burrone. In un futuro lontanissimo l’intero universo potrebbe improvvisamente trasformarsi subendo una gigantesca transizione di fase. Questa prospettiva darebbe a Woody Allen una ragione di più per ricorrere al suo psicanalista.

Nel racconto di Dürrenmatt, la trappola tesa con tanta astuzia e pazienza dall’ispettore Matthäi al sadico assassino si dimostra vana, perché l’assassino non esiste più (essendo rimasto ucciso in un incidente stradale prima di compiere il delitto successivo). Potrebbe la storia del bosone di Higgs terminare in modo simile, con la scoperta che l’ipotetica particella non esiste affatto? Dal canto mio, io sarei felicissimo di questo finale a sorpresa: nuove e originali teorie prenderebbero il posto del bosone di Higgs in cima alla lista dei ricercati. Il bello della faccenda è che presto ne conosceremo l’epilogo. Occhi aperti dunque: stiamo tutti vivendo dentro un capitolo della storia della scienza, di cui ancora non abbiamo letto le ultime righe.

dal Sole 24 Ore, Domenica 11.12.11, di Gian Francesco Giudice (fisico teorico del Cern e autore di Odissea nello zeptospazio, libro divulgativo sulla fisica dell’Lhc).

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2 Comments

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  1. Eva Cogit / Dec 12 2011 1:01 AM

    Que l’homme contemple donc la nature entière dans sa haute et pleine majesté, qu’il éloigne sa vue des objets bas qui l’environnent. Qu’il regarde cette éclatante lumière, mise comme une lampe éternelle pour éclairer l’univers, que la terre lui paraisse comme un point au prix du vaste tour que cet astre décrit et qu’il s’étonne de ce que ce vaste tour lui-même n’est qu’une pointe très délicate à l’égard de celui que les astres qui roulent dans le firmament embrassent. Mais si notre vue s’arrête là, que l’imagination passe outre; elle se lassera plutôt de concevoir, que la nature de fournir. Tout ce monde visible n’est qu’un trait imperceptible dans l’ample sein de la nature. Nulle idée n’en approche. Nous avons beau enfler nos conceptions au-delà des espaces imaginables, nous n’enfantons que des atomes, au prix de la réalité des choses. C’est une sphère dont le centre est partout, la circonférence nulle part. Enfin, c’est le plus grand caractère sensible de la toute puissance de Dieu, que notre imagination se perde dans cette pensée.

    Que l’homme, étant revenu à soi, considère ce qu’il est au prix de ce qui est; qu’il se regarde comme égaré dans ce canton détourné de la nature; et que de ce petit cachot où il se trouve logé, j’entends l’univers, il apprenne à estimer la terre, les royaumes, les villes et soi-même son juste prix. Qu’est-ce qu’un homme dans l’infini ?

    Mais pour lui présenter un autre prodige aussi étonnant, qu’il recherche dans ce qu’il connaît les choses les plus délicates. Qu’un ciron lui offre dans la petitesse de son corps des parties incomparablement plus petites, des jambes avec des jointures, des veines dans ces jambes, du sang dans ces veines, des humeurs dans ce sang, des gouttes dans ces humeurs, des vapeurs dans ces gouttes; que, divisant encore ces dernières choses, il épuise ses forces en ces conceptions, et que le dernier objet où il peut arriver soit maintenant celui de notre discours; il pensera peut-être que c’est là l’extrême petitesse de la nature. Je veux lui faire voir là dedans un abîme nouveau. Je lui veux peindre non seulement l’univers visible, mais l’immensité qu’on peut concevoir de la nature, dans l’enceinte de ce raccourci d’atome. Qu’il y voie une infinité d’univers, dont chacun a son firmament, ses planètes, sa terre, en la même proportion que le monde visible; dans cette terre, des animaux, et enfin des cirons, dans lesquels il retrouvera ce que les premiers ont donné; et trouvant encore dans les autres la même chose sans fin et sans repos, qu’il se perde dans ses merveilles, aussi étonnantes dans leur petitesse que les autres par leur étendue; car qui n’admirera que notre corps, qui tantôt n’était pas perceptible dans l’univers, imperceptible lui-même dans le sein du tout, soit à présent un colosse, un monde, ou plutôt un tout, à l’égard du néant où l’on ne peut arriver ?

    Qui se considérera de la sorte s’effrayera de soi-même, et, se considérant soutenu dans la masse que la nature lui a donnée, entre ces deux abîmes de l’infini et du néant, il tremblera dans la vue de ces merveilles; et je crois que sa curiosité, se changeant en admiration, il sera plus disposé à les contempler en silence qu’à les rechercher avec présomption.

    Car enfin qu’est-ce que l’homme dans la nature ? Un néant à l’égard de l’infini, un tout à l’égard du néant, un milieu entre rien et tout. Infiniment éloigné de comprendre les extrêmes, la fin des choses et leur principe sont pour lui invinciblement cachés dans un secret impénétrable, également incapable de voir le néant d’où il est tiré, et l’infini où il est englouti.

    Que fera-t-il donc, sinon d’apercevoir quelque apparence du milieu des choses, dans un désespoir éternel de connaître ni leur principe ni leur fin ? Toutes choses sont sorties du néant et portées jusqu’à l’infini. Qui suivra ces étonnantes démarches? L’auteur de ces merveilles les comprend. Tout autre ne le peut faire.

    Manque d’avoir contemplé ces infinis, les hommes se sont portés témérairement à la recherche de la nature, comme s’ils avaient quelque proportion avec elle. C’est une chose étrange qu’ils ont voulu comprendre les principes des choses, et de là arriver jusqu’à connaître tout, par une présomption aussi infinie que leur objet. Car il est sans doute qu’on ne peut former ce dessein sans une présomption ou sans une capacité infinie, comme la nature.

    Quand on est instruit, on comprend que la nature ayant gravé son image et celle de son auteur dans toutes choses, elles tiennent presque toutes de sa double infinité.

    (Blaise Pascal, Pensées, 72, “Disproportion de l’homme”)

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  1. “…il tremblera dans la vue de ces merveilles” « Abeona forum

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