[...] L’energia oscura è una delle ultime sorprendenti scoperte. Sappiamo che l’universo è in espansione. Sappiamo che la densità di materia (inclusa la materia oscura) non è sufficiente a frenare l’espansione così tanto da arrivare ad una successiva fase di contrazione; si supponeva però che la stessa materia presente nell’universo esercitasse una autogravità che avrebbe comunque rallentato l’espansione. Invece[...]
KANT, NEWTON, E POPE. Note (di avvio) per una rilettura della (...)

   Il bosone di Higgs
  La verità dell’universo in una sola particella
  L’annuncio al Cern di Ginevra. La potenza della teoria unita alla potenza della tecnologia
  La particella catturata nel superacceleratore Lhc
  È la base per una spiegazione del perché della massa

di Pietro Greco (l’Unità, 05.07.2012)

È la vittoria di due potenze, quella annunciata ieri al Cern di Ginevra dall’italiana Fabiola Gianotti, spokeperson dell’esperimento Atlas, e dall’americano Joe Incandela, spokeperson dell’esperimento Cms. Una è quella della tecnologia scientifica di frontiera, incarnata (o meglio, imbullonata) in Lhc: la macchina (appunto) più potente mai costruita dall’uomo. L’altra è la potenza della teoria: capace di prevedere un fenomeno sconosciuto, la cui realtà verrà provata dopo molti mesi o, addirittura, molti anni. Sono queste due potenze congiunte che hanno realizzato quella che può essere considerata, ormai a ragione, la più importante scoperta in fisica degli ultimi decenni. Forse dell’ultimo mezzo secolo.

Se la «potenza della tecnologia è chiara a tutti fin dai tempi di Galileo, quando il toscano mise a punto un cannocchiale più potente, lo puntò al cielo e vide - letteralmente - cose mai viste prima, meno nota, ma non meno importante, è la «potenza della teoria. Per trovarne un esempio altrettanto limpido di quella manifestata dal Modello Standard della Fisica delle Alte Energie, in particolare, dall’elaborazione del Modello Standard quel signore di 83 anni le cui guance ieri sono state solcate da (meritate) lacrime di gioia, lo scozzese Peter Higgs, occorre risalire alla teoria dell’elettrodinamica quantistica elaborata da Paul Dirac alla fine degli anni ’20 e racchiusa in una formula (elegante) che prevedeva l’esistenza di un tipo di materia - l’antimateria - di cui mai nessuno aveva prima parlato. L’esistenza dell’antimateria fu empiricamente provata pochi anni dopo.

DA EINSTEIN E NEWTON

Ancora, la «potenza delle teoria si era manifestata nel 1919, quando l’inglese Sir Arthur Eddington misurò la deviazione della luce da parte del campo gravitazionale del Sole proprio dell’angolo previsto dalla teoria della relatività generale del tedesco Albert Einstein. Con quella misura, titolò con una certa enfasi il New York Times in prima pagina, Einstein detronizzò Newton. Ancora. Una manifestazione della «potenza della teoria si ebbe quando il chimico russo Dimitri Ivanovic Mendeleev elaborò la «tavola periodica degli elementi, prevedendo non solo l’esistenza di elementi chimici fondamentali fino ad allora sconosciuti, ma anche le loro precise proprietà chimiche. Ieri si è manifestata di nuovo, con limpida chiarezza, la «potenza della teoria, accanto in virtù della «potenza della tecnologia. Perché è stata individuata una particella - il bosone di Higgs - messaggera di un campo di forze, il «campo di Higgs, le cui esistenze erano del tutto sconosciute prima che Peter Higgs le immaginasse. Le sue lacrime, ieri, hanno salutato il nuovo trionfo della «irragionevole efficacia della matematica nelle scienze naturali. Vero è che Fabiola Gianotti e Joe Incandela hanno mostrato un filo di prudenza nel presentare i loro dati. Hanno detto che con una probabilità statistica di 5 sigma - il che, tradotto dal linguaggio dei fisici e dei matematici, significa tecnicamente una probabilità abbastanza solida da poter parlare a ragion veduta di certezza pressoché assoluta e, dunque, di «scoperta - hanno individuato una particella sconosciuta di massa pari a 125 GeV (giga elettronvolt) con le caratteristiche di un bosone.

Ma che c’è bisogno di ulteriori studi per assicurarsi che il bosone catturato sia effettivamente il «bosone di Higgs. Tuttavia, proprio la «potenza della teoria suggerisce che la particella catturata non possa essere altro che la particella prevista da Peter Higgs. Il quale non a caso è stato convocato a Ginevra e non a caso ha pianto di gioia.

REALTÀ COSMICA

Resta da vedere, tuttavia, se il bosone la cui cattura è stata annunciata ieri abbia solo le caratteristiche previste da Peter Higgs. O, invece, non abbia anche proprietà che spalancano a «nuova fisica. O meglio, come spiega il Cern in un suo comunicato ufficiale, alla possibilità di trovare una qualche spiegazione a quel 96% di realtà cosmica di cui non conosciamo la natura. Viviamo infatti in un universo costituito al 73% da un’energia (chiamata, appunto, oscura) e al 23% da una materia (chiamata, anch’essa, oscura) di cui non sappiamo spiegare origine e costituzione.

Il bosone di Higgs finalmente individuato potrebbe fornirci la chiave per gettare un po’ di luce su tanta - è il caso di dirlo - oscurità. Il che dimostra come if isici - aLhc,ma non solo aLhc - siano già al lavoro per andare oltre il Modello Standard, il cui ciclo si è ormai chiuso con la scoperta annunciata ieri. Il Modello Standard funziona (eccome!) ma non ci dice tutto sulla realtà fisica. Occorre, appunto, andare oltre. E proprio la grande macchina può aiutarci a fare i primi passi in questa ricognizione ancora più approfondita.

Non sarà sfuggito ai più attenti tra i lettori dell’Unità il contributo italiano alla scoperta. L’esperimento Atlas è diretto da Fabiola Gianotti (figlia di un geologo piemontese e di un’umanista siciliana, laureata a Milano); l’esperimento Cms è stato diretto fino a poco tempo fa da Guido Tonelli, dell’Infn (Istituto nazionale di fisica nucleare) di Pisa; italiano è anche il direttore scientifico del Cern, Sergio Bertolucci. Si tratta di una nuova evidenza empirica, è il caso di dirlo, che in alcuni settori la nostra comunità scientifica è all’avanguardia. E questa sua capacità le viene riconosciuta a livello internazionale. Ma è anche evidente - anche questa è, ahimè, un’altra ineludibile evidenza empirica - che la scienza italiana, anche quella di punta, è sottoposta a ristrettezze economiche senza pari e crescenti. E che in queste condizioni difficilmente il futuro - anche in fisica - potrà essere luminoso com’è il presente e com’è stato il passato.

Bene ha fatto, dunque, il presidente dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, Fernando Ferroni, a sottolinearlo, nel franco dibattito telefonico con il ministro Francesco Profumo. Ma bene faremmo anche noi a tenerlo presente. Ce lo insegna la storia del pianeta degli ultimi sessant’anni (ma, a ben vedere, ce lo insegna la storia intera dell’umanità): non c’è nessuna crescita possibile, non c’è tantomeno alcuno sviluppo socialmente ed ecologicamente sostenibile, se un paese rinuncia a investire nella conoscenza. E la mancanza di investimenti (ovvero di fiducia) nella conoscenza è tanto più commendevole per un Paese che detiene - fingendo di non saperlo, fingendo di non vederlo - un patrimonio come quello che si è espresso ieri a Ginevra.

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È un raggio di luce sull’oscurità

di Margherita Hack (l’Unità, 05.07.2012)

• I FISICI DELLE PARTICELLE STAVANO CERCANDO IL BOSONE DI HIGGS DA PARECCHI MESI, ORA SEMBRA PROPRIO CHE L’ABBIANO TROVATO.

Si tratta di una bella conferma della teoria chiamata Modello Standard. Il Modello Standard spiega concretamente vari comportamenti delle particelle elementari, ma, per fare questo, ipotizza che ci sia una particella più grossa del protone, il Bosone di Higgs appunto, che spiegherebbe come si formano tutte le altre particelle che conosciamo. Sarebbe questo Bosone, infatti, a dare a tutte le altre particelle la massa. Il Bosone di Hoggs sarebbe, quindi, un po’ come il babbo e la mamma di tutte le particelle elementari. Io lo chiamo addirittura dio. Se dio infatti ha fatto tutto quello che vediamo, allora la particella che spiega come si forma la materia delle altre particelle dalle quali poi deriva tutto le stelle, gli elementi che abbiamo sulla Terra, compresi quelli che compongono gli esseri umani è veramente dio.

Questa particella però non era mai stata trovata. Come l’hanno cercata? Noi sappiamo che esiste un’eguaglianza tra massa ed energia, da questa conoscenza possiamo dedurre che se c’è sufficiente energia, si può creare una particella. Large Hadron Collider (Lhc), l’acceleratore di Ginevra, avrebbe potuto trovare questa particella perché è il più potente, quello che raggiunge livelli di energia mai raggiunti finora in laboratorio. Così Lhc ha cominciato a funzionare alla massima energia nella speranza di trovare il Bosone di Higgs. Sembra ci sia riuscito. Ora si comincia a capire concretamente la struttura della materia.

Qual è il prossimo passo? Dal punto di vista della fisica delle particelle non saprei dirlo, però so che noi astrofisici cerchiamo di capire cosa siano la materia oscura, che costituirebbe la maggior parte della materia dell’universo e sarebbe fatta da particelle elementari ancora sconosciute, e l’energia oscura. Non so se il Bosone di Higgs ci possa dare un aiuto in questa direzione, ma è possibile. Poi bisogna cercare di capire perchè l’universo è fatto di materia e non di antimateria. Oggi l’astrofisica riesce a vedere direttamente come era fatto l’universo 400mila anni dopo l’inizio dell’espansione. Dalle temperature e dalla densità della materia in quel momento, come i fisici, anche noi possiamo risalire ai valori di temperatura e densità della materia che si trovavano frazioni infinitesimali di secondo dopo il Big Bang.