redazione ECplanet
Il “bosone di Higgs” è una ipotetica particella elementare, prevista dal modello standard della fisica delle particelle, che gioca un ruolo fondamentale: la teoria la indica come portatrice di forza del “campo di Higgs” che si ritiene permei l'universo e dia massa a tutte le particelle (anche se ancora non è stata trovata alcuna evidenza sperimentale dell'esistenza dei bosoni e del campo di Higgs, ndr).
Chiamata ironicamente “la particella di Dio” in un libro del direttore del Fermilab, il fisico Leon Lederman (“La Particella di Dio: se l'universo è la domanda, qual è la risposta ?” Milano, Mondadori, 1996), fu predetta per la prima volta negli anni Sessanta dal fisico scozzese Peter Higgs e sarebbe dotata di massa propria (la teoria dà un limite superiore per questa massa di circa 200 gigaelettronvolt, o GeV).
Nel 2002, gli acceleratori di particelle hanno raggiunto energie fino a 115 GeV. Si spera che il Large Hadron Collider, in via di ultimazioneo al CERN, possa confermare l'esistenza dei bosoni di Higgs.
Il fisico Vlatko Vedral ha avanzato la supposizione che l'origine della massa delle particelle sia dovuta all'entanglement quantistico tra i bosoni, analogamente a quanto espresso dalla sua teoria sull'effetto Meissner (quando un superconduttore immerso in un campo magnetico di intensità non eccessiva genera correnti superficiali che inducono, all'interno del superconduttore, un campo magnetico uguale e contrario a quello applicato), che prende il nome da Walter Meissner.
INFERNO SUBATOMICO
Nei sotterranei della pastorale Ginevra, tra non molto, i magneti superconduttori del Large Hadron Collider (LHC) cominceranno ad accelerare le particelle atomiche a velocità della luce, spingendole a collidere le une con le atre, nel tentativo di replicare le condizioni dei micrsecondi seguiti al Big Bang. Le esplosioni risultanti sprigioneranno un'incredibile ammontare di energia, L'esperimento ha come obiettivo la comprensione delle origini dell'universo. “Speriamo di trovare qualcosa che ci spalanchi le porte”, ha detto il fisico Nigel Lockyer della University of Pennsylvania.
L'esperimento, da 8 miliardi di dollari, coinvolgerà più della metà dei fisici delle particelle di tutto il mondo, impazienti di testare le proprie teorie. “Testeremo alcune nostre idee”, ha detto Tatsuya Nakada, un fisico del CERN impegnato ad esplorare le relazioni tra materia e anti-materia, “anche se non osserveremo nulla, impareremo qualcosa”. Se tutto andrà bene, nel Novembre del 2007, l'LHC risponderà ad alcune questioni fondamentali, tipo: Cos'è la massa? Di cosa è fatta la materia oscura ? Come è sopravvissuta al Big Bang la materia “ordinaria” di cui sono fatte le nostre cellule ?
La nota equazione di Einstein, E=mc2, descrive la relazione che intercorre tra massa, energia e velocità. I fisici del CERN sperano che le collisioni atomiche creino delle particelle “esotiche”, mai osservate prima ma solo teorizzate. Sarà come avere a disposizione un potente microscopio con cui osservare il “makeup” basico dell'universo. I rilevatori delle particelle - macchine mostruose formate da metallo, chips al silicio, camere a gas e magneti - sono stati costruiti, pezzo dopo pezzo, in caverne grandi quanto le navate delle cattedrali. Il più grande, chiamato “Atlas”, quando sarà completato sarà lungo 45 metri e alto 25, e peserà circa 7000 tonnellate. Il più pesante, il Compact Muon Solenoid, o CMS detector, lungo 21 metri e con diametro di 16 metri, peserà circa 12,500 tonnellate.
Nel complesso, l'LHC si servirà di un tunnel di 27 km e userà campi magnetici di circa 8 Tesla, sfruttando magneti superconduttori raffreddati ad elio liquido alla temperatura di 2 gradi Kelvin. I fasci collideranno ad una energia nel centro di massa, ancora mai raggiunta, di 14 TeV (Teraelettronvolt) - sette volte maggiore rispetto al Tevatron, la macchina del Fermi National Accelerator Laboratory di Batavia, nell’Illinois, che ha permesso la scoperta del quark “top” - la stessa energia sviluppatasi un milionesimo di milionesimo di secondi dopo il Big Bang.
Quello dellla “Terascala” (un trilione di volts) è un territorio ancora inesplorato: nessun modello della fisica standard è in grado di predire ciò che potrà accadere. Ogni 25 nanosecondi collideranno circa 20 particelle, Ogni secondo, avranno luogo tra 600 milioni e 1 miliardo di collisioni, e ogni collisione lascerà una traccia nei rilevatori, anche se la maggior parte sarà irrilevante per gli obiettivi degli scienziati. Si dovranno verificare delle condizioni particolari affinché l'informazione registrata potrà dirsi rilevante.
Si è calcolato che questi frammenti di informazione potrebbero riempire 100.000 DVD ogni anno. Per facilitare la registrazione e l'accesso ai dati, è stato preparato un sistema all'avanguardia di calcolo distribuito reticolare, ovvero una grid (LCG, Large Computing Grid), collegata, in parte, a tutte le istituzioni che parteciperanno all'evento da tutto il mondo. Dopodiché, occorrerà un laborioso processo di ordinamento dei dati, da cui si ricaverà l'informazione necessaria a confermare o meno le tante teorie esistenti, o, magari, a svilupparne di nuove. “Una nuova fisica sta per essere rivelata”, ha detto il fisico Lee Smolin, membro del Perimeter Institute for Theoretical Physics canadese
1 commento:
A mio avviso,se il bosone di Higgs non verrà identificato neppure nei prossimi esperimenti all'ATLAS (l'apparato all'interno dell'LHC del CERN),ciò non creerà alcun imbarazzo per i fisici che da diversi decenni ormai stanno cercando di rilevarlo.È vero che alcuni esperimenti compiuti nel corso dell'ultimo decennio, hanno cominciato a limitare notevolmente lo spazio parametrico per questa particella, ma finorà non è mai emerso nessun risultato significativo.A ben vedere,la teoria che descrive tale particella scalare con spin nullo (ovvero il bosone di Higgs),ad un livello assai profondo soffre di gravi problemi formali.Uno di questi (...forse il peggiore),è che le particelle scalari sono notoriamente sensibili alla nuova fisica che potrebbe subentrare a scale di energia molto alte (come quelle che verranno utilizzate nel progetto ATLAS,rimanendo nello specifico).Se le forze: forte,debole ed elettromagnetica sono unificate ad una certa scala-livello di energia,e il bosone di Higgs diventa parte di una struttura maggiore, diventa virtualmente impossibile mantenere "leggera" la particella scalare quando le particelle ad essa affini diventano "pesanti".Nel modello standard non è possibile preservare la gerarchia delle scale in alcun modo naturale.Tutto comunque si verrebbe a risolvere con l'introduzione,a tal punto,del concetto di supersimmetria. Ogni bosone e ogni fermione in una coppia supersimmetrica danno lo stesso contributo alla massa efficace del bosone di Higgs,ma il loro contributo è di segno opposto.In ultima analisi quindi,gli effetti di tutte le particelle virtuali (dei fermioni e dei bosoni),si annullano facendo sì che la massa del bosone di Higgs non risenta dell'influenza della fisica a scale di energia più alte.Rimane comunque a questo punto un problema di fondo:Se le particelle ordinarie vengono divise in massa dalle loro partner supersimmetriche,viene a mancare il meccanismo con cui le une e le altre si annullano nel calcolo degli effetti delle particelle virtuali sulla massa di Higgs.Senza addentrarmi in ulteriori dettagli tecnici,tirando le somme,è possibile giungere all'idea che la scala di energia a cui i partner supersimmetrici della materia ordinaria dovrebbero esistere,non può essere molto più alta della scala della rottura di simmetria dell'interazione debole.Con i futuri esperimenti al CERN,sarà quindi possibile stabilire una volta per sempre, la fondatezza o meno del modello supersimmetrico,ipotizzato già agli inizi degli anni '70.
Sulla Supersimmetria:
http://www.riflessioni.it/forum/showthread.php3?t=10337
Fausto Intilla (http://www.oloscience.com/)
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