Quel mercoledì d’estate, Fabiola Gianotti, a capo dell’esperimento Atlas, annunciava al mondo che ilbosone di Higgs esisteva veramente: la particella che, all’interno dell’omonimo campo, in sostanza è responsabile dell’ origine della massa nell’Universo è stata fotografata. Teorizzata da Peter Higgsnegli anni Sessanta, a poco più di un anno dalla sua scoperta continua a impegnare la comunità scientifica nel capire esattamente che cosa sia, questo bosone. Ecco cosa hanno raccontato a WiredPeter Higgs e Fabiola Gianotti qualche mese fa.

Peter Higgs e Fabiola Gianotti: siete come padre e figlia, scientificamente parlando…

FG: “In realtà da questo punto di vista la prole è di migliaia di persone! La scoperta del bosone di Higgs è il risultato di un lavoro ventennale che ha coinvolto fisici da ogni parte del mondo. È difficile attribuirla a una sola persona”.

PH: “Per me la situazione è ovviamente diversa, in effetti. Io sono un teorico, Fabiola è parte di una grande collaborazione sperimentale, il lavoro è stato piuttosto differente. Il risultato è derivato da una relazione particolare tra diversi stili di fisica. Circa quarant’anni fa mi interessai a una teoria non ancora testata e poi… è successo ciò che è successo”.

Già. È successo ciò che è successo, ma immagino non sia stata un’intuizione fulminea.

PH: “No, assolutamente. Il tutto iniziò negli anni Sessanta, con i lavori di Yoichiro Nambu a Chicago e di Jeffrey Goldstone, a Cambridge. All’epoca la loro teoria era molto interessante, ma sembrava essere arrivata a un punto morto, e ci restò per molti anni, perché prevedeva particelle prive di massa. La versione finale, nel 1964, mise insieme la teoria di Nambu e Goldstone all’interno della teoria quantistica dei campi. Ciò risolse tutti i problemi”.

Detto così sembra tutto molto scontato. Ma avete mai pensato che l’esistenza del bosone di Higgs, o il bosone “H” – come so che lei, professor Higgs, preferisce chiamarlo – sarebbe potuta rimanere solo una teoria?

PH: “Sapevo che sarebbe stato difficile scoprirlo, ma l’intero impianto teorico senza il bosone H sarebbe diventato inconsistente. Col passare degli anni, infatti, tutto il resto della teoria era stato testato piuttosto bene. In altre parole per me era quasi impensabile non trovare la particella, doveva esistere per forza”.

FG: “Certo, scoprirla però è stato tutt’altro che facile. In effetti ci sono stati momenti in cui abbiamo pensato che forse non l’avremmo mai trovata, questa particella. Tuttavia come ha detto il professor Higgs se il bosone non era lì, allora la teoria che aveva descritto le particelle elementari si sarebbe dovuta comportare in modo molto strano, ad alte energie”.

Insomma qualcosa ci doveva assolutamente essere, niente piano B? 

FG: “Il piano B sarebbe stato di testare la teoria a più alte energie e capire come mai continuava a mantenere la propria coerenza. Sai, a volte la gente dice che se non scopri quello che ti aspetti di scoprire è ancora più eccitante. Be’, posso dire che trovare una nuova particella, una particella così speciale è una gran bella soddisfazione. È stato bellissimo”.

Spiegare cosa sia o cosa faccia questa particella però non è banale. Secondo voi qual è stata la migliore e la peggiore descrizione del bosone che avete sentito finora?

PH: “La descrizione migliore? Caspita, è difficile dirlo. È più facile dire quelle che non mi piacciono”.

Per esempio?

PH: “In generale non mi piacciono quelle che attribuiscono al bosone H più qualità di quelle che ha, più funzioni di quelle che effettivamente esercita”.

E lei riuscirebbe a descriverlo in una frase?

PH: “Credo che per descrivere questa particella occorra più di una frase. Il bosone H è uno strano tipo diparticella che non ha un ruolo evidente nella generazione di massa. Ciò che genera la massa è una sorta di campo di background che cambia le onde che si propagano nell’Universo; quando cambi il comportamento delle onde cambi la loro energia si genera massa. Le onde sul campo di background hanno particelle associate a dei pacchetti di energia, che chiamiamo bosoni H… Sì, spiegarlo è molto complicato, in effetti”.

Direi di sì. Ma perché gli si dà così importanza, allora?

FG: “Perché è molto affascinante. Il bosone di Higgs, o meglio, il campo di Higgs, a un certo punto, nell’evoluzione dell’Universo, è diventato attivo. All’inizio, prima del Big Bang, questo campo era invisibile. Essenzialmente le particelle lo attraversavano senza vederlo. Poi, quando la temperatura dell’Universo scese a un certo livello, questo campo andò in una fase di transizione, come quando l’acqua diventa ghiaccio: divenne più consistente, più solido. In un certo senso le particelle iniziarono a sentirlo, a sentire una certa resistenza, e quindi interagendo acquisirono la loro massa”.

Diciamo che tutto questo successo mediatico il bosone lo deve anche a un fortunato nomignolo, che voi però odiate… 

FG: “La particella di Dio? Sì che lo odiamo quel termine!”

PH: “In realtà quel soprannome deriva da ciò che il fisico Leon Lederman definì come goddamn particle         (la dannata particella, nda), e trovo sia un nome decisamente migliore, perché dà l’idea di quanto sia stato difficile trovarla”.

Quindi d’ora in poi chiamiamola particella dannata, no?

FG: “Eh no, perché alla fin fine l’abbiamo trovata!”

PH: “Ma sì, va bene così, è tutto perdonato”.

L’avete trovata e avete confermato il Modello standard, ma questo lascia comunque aperte molte incognite, da che cos’è la materia oscura a capire la relazione tra materia e antimateria… questa particella potrebbe essere piuttosto una parte di un più esteso Modello standard?

PH: “Questo è ciò che la gente spera. Per quanto riguarda il Modello standard, la teoria prevede almeno una particella di questo tipo. Ma ce ne potrebbero essere altre. Questo è quanto suggeriscono i successivi sviluppi della teoria, associati a quella che viene chiamata supersimmetria, E la supersimmetria sembra essere la teoria più promettente per descrivere ciò che va oltre il Modello standard che l’Lhc potrebbe trovare. Quindi la speranza di tutti è che ci siano più particelle H a più alte energie. Forse quando si studierà più a fondo la cosa ci saranno più indizi in tal senso. Al momento però non ci sono prove”.

FG: “Appunto, al momento. Ma continuiamo a guardare oltre il Modello standard. Il Modello standard è una meravigliosa teoria, e descrive i fenomeni in modo corretto, ma sappiamo che non è una teoria completa. Non è infatti in grado di descrivere altre osservazioni, come la materia oscura, l’assimmetria materia-antimateria, l’unificazione delle forze fondamentali… Quindi sicuramente c’è qualcosa di più oltre al Modello standard. Finora non abbiamo prove dall’Lhc di nuove particelle, ma continuiamo a cercarle. Tra un paio d’anni l’acceleratore opererà a più alte energie, quindi contiamo di esplorare nuovi territori”.

E invece qual è il futuro più prossimo della fisica delle particelle e dell’Lhc?

FG: “Studiare meglio e in dettaglio il bosone di Higgs, capire meglio tutte le sue proprietà e fare un identikit completo di questa particella”.

PH: “Vorrei aggiungere che un’importante parte del futuro della fisica delle particelle è lo studio dei neutrini. Il Modello standard, com’è stato originariamente formulato, suggeriva che i neutrini non hanno massa. In realtà ce l’hanno solo che non sappiamo perché. Non ancora”.

(Credit per la foto: LaPresse)