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3 luglio 2012 2 03 /07 /luglio /2012 22:01

 Bosone di Higgs

La conferenza stampa in programma domani al Cern potrebbe dissipare gli ultimi dubbi. Rimane infatti da vedere se le prove scientifiche – ovvero tutta la massa dei dati ottenuti negli ultimi due anni – saranno sufficienti per un annuncio ufficiale: 400mila miliardi di collisioni effettuate nel Large Hadron Collider (Lhc) del Cern alle quali vanno aggiunti i dati raccolti dal Tevatron del Fermilab, chiuso però definitivamente l’anno scorso. Al momento in ricercatori sono riusciti a delimitare le caratteristiche della particella, grazie alle esperienze condotte nei mesi passati dai team europeo e statunitense. I due esperimenti del Fermilab (denominati “Cdf e DZero”) hanno utilizzato dei metodi differenti rispetto a quelli europei (“Atlas” e “Cms”), ma sono giunti alle medesime conclusioni: la massa del bosone bva ricercata nell’intervallo fra i 115 e i 127 GeV, identico a quello predetto dal Cern; tuttavia il margine di fluttuazione statistica non è ancora sufficientemente basso (meno di uno su 3,5 milioni) da poter confermare con certezza l’esistenza della particella.

bos5

Per quel che riguarda i risultati del Cern, “Atlas” esclude al 95% la presenza della particella nell’intervallo di energie compreso fra i 131 e 453 GeV mentre rileva un possibile picco a 126 GeV (un livello di energia che corrisponde a poco più di cento volte la massa del protone), mentre il “Cms” conferma alcuni eventi “interessanti” nell’intervallo tra 120 e 131 GeV, con un picco sotto i 130 GeV. Obiettivo a lungo termine dei ricercatori è quello di verificare – grazie soprattutto all’Lhc, il “Large Hadron Collider” – l’esistenza delle particelle supersimmetriche e delle dimensioni nascoste previste dalla teoria delle stringhe, oltre a comprendere meglio l’esatta natura della materia ed energia “oscure” che costituiscono gran parte della massa dell’Universo; il “bosone di Higgs” però rimane l’ultima particella prevista dal modello standard della fisica quantistica ancora da scoprire. Teorizzata nel 1964 dal fisico scozzese Peter Higgs e ribattezzata “particella di Dio” (leggenda vuole perché un pio editore cambiò il titolo “Goddam particle” – “particella maledetta” – in “God’s particle”), il bosone (o meglio il “campo di Higgs” di cui è prodotto) è all’origine della manifestazione della massa e la conferma della sua esistenza potrebbe far compiere passi avanti nelle Teorie di Unificazione, verificate per le forze nucleari ed elettromagnetiche ma dalle quali la gravità rimane ancora esclusa.E’ chiamata ‘particella di Dio’ perche’ grazie ad essa ogni cosa ha una massa e la materia esiste cosi’ come la conosciamo. I fisici preferiscono chiamarlo bosone di Higgs, dal nome del britannico Peter Higgs, che nel 1964 ne aveva previsto l’esistenza. Una particella come questa e’ necessaria: e’ l’ultimo mattone del quale la fisica contemporanea ha bisogno per completare la principale delle sue teorie, chiamata Modello Standard. Comprende 12 particelle elementari organizzate in due famiglie: i quark e i leptoni, che sono i veri e propri mattoni della materia (presenti nell’infinitamente grande, come nelle galassie, negli stessi esseri umani come nel mondo microscopico). Comprende inoltre una famiglia di altre 12 particelle, che sono i messaggeri delle tre forze della natura che agiscono nell’infinitamente piccolo (chiamate forza forte, elettromagnetica e debole). Di queste particelle-messaggero fanno parte i componenti elementari della luce chiamati fotoni, e i gluoni, che sono la colla che unisce fra loro i mattoni della materia, come i quark nel nucleo dell’atomo. Tutti questi componenti della materia sarebbero inanimati senza una massa: e’ il bosone di Higgs che li costringe a interagire tra loro e ad aggregarsi. Per questo in una delle descrizioni piu’ celebri paragona il bosone di Higgs ad un personaggio famoso che entra in una sala piena di persone, attirando intorno a se’ gran parte dei presenti.

A graphic showing traces of collision of

“Gli esperimenti lo diranno domani pero’ hanno un evidenza molto solida e non piu’ vaga. I dati sono compatibili con l’aver trovato un Higgs”. Insomma “gli indizi sono seri” che e’ stata trovata la particella di Dio. Nessun giro di parole da parte del fisico Sergio Bortolucci, capo della Ricerca e Computing del Cern, che, raggiunto telefonicamente a Ginevra dall’Adnkronos, alla vigilia dell’atteso annuncio di domani da parte dei fisici del Cern, e dopo cautela e fughe di notizie su media e blog di tutto il mondo, conferma cosi’ che quell’elusivo bosone di Higgs, che spiega come mai tutte le cose nell’universo abbiano una massa, davvero esiste. L’analisi dei dati intanto sta procedendo negli esperimenti Atlas e Cms del Large Hadron Collider (Lhc), ma il margine di dubbio si fatto sottilissimo. Al Cern di Ginevra come al Tevatron negli Usa, l’acceleratore di particelle in Illinois. La sicurezza degli scienziati del Tevatron e’ di ’3 sigma’, considerata un ottimo livello, pari al 90%, ma a Ginevra avrebbero una sicurezza del 99,999% che la particella di Dio e’ stata trovata. “Higgs pero’ e’ un meccanismo ed e’ quello che da’ la massa a tutti i costituenti della materia. Non basta aver trovato la particella ma capirne il meccanismo. E questo sara’ il nostro lavoro da domani in avanti” avverte Bertolucci. Poi il capo di tutte le ricerche del Cern aggiunge subito. “E’ un bel momento, comunque”.
 Bertolucci usa una metafora che rende tutto piu’ chiaro: le certezze ed i dubbi che si vogliono tenere ancora aperti. “Cercavamo un gatto, abbiamo trovato un animale che fa le fusa, che ha quattro zampe, che ha una coda ma non sappiamo se miagola o abbaia” dice il fisico italiano. “Quello che noi abbiamo visto -aggiunge- non possiamo ancora dire se miagola o abbaia ma e’ sicuramente qualcosa che e’ compatibile con un Higgs. Ora per dire che e’ proprio un gatto, che e’ proprio un Higgs, dobbiamo studiarlo ancora”. Insomma all’Organizzazione europea per la ricerca nucleare, il piu’ grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle, un fiore all’occhiello della scienza europea e mondiale, si continuano le ultime verifiche anche in queste ore prima dell’annuncio e resta un minimo margine di incertezza bassissimo. E, al tempo stesso, mentre si attende per domani l’annuncio del Cern, “forti indizi” che la particella di Dio esista vengono confermati anche dai fisici del Fermi National Accelerator Lab che, dopo dieci anni di lavoro con il Tevatron, a loro volta hanno annunciato di aver visto “il piu’ forte indizio” della particella di Dio in frammenti di collisioni nell’acceleratore dell’Illinois. E, se gli scienziati al di qua ed al di la’ dell’Oceano confermano quanto hanno fatto trapelare, si tratterebbe di una delle scoperte scientifiche piu’ importanti degli ultimi cento anni. Soprannominata “particella di Dio”, il bosone, o il “campo di Higgs” di cui e’ prodotto, e’ all’origine della massa e la conferma della sua esistenza potrebbe segnare un enorme passo avanti alla scienza.

Quindi c’e’ un’attesa da red carpet per questo annuncio di domani del Cern, per il quale c’e’ in collegamento anche il ministro italiano della Ricerca, Francesco Profumo. I responsabili dei due esperimenti, Fabiola Gianotti di Atlas e Joseph Incandela di Cms, hanno deciso di diffondere i dati per il congresso di fisica delle particelle che si apre proprio domani in Australia, a Melbourne, dove si svolgera’ fino all’11 luglio prossimo. Ma perche’ tanta attesa per questo Higgs la cui caccia, costata circa 8 mld di euro, e’ iniziata gia’ 50 anni fa. Il primo a mettere sotto i riflettori l’elusivo bosone e’ stato Peter Higgs che, nel 1964, ritenne che da qualche parte questa particelladoveva esserci. Il bosone di Higgs e’ un ipotetico bosone massivo e scalare previsto dal Modello standard ed e’ l’unica particella del modello la cui esistenza doveva essere ancora verificata sperimentalmente. Giocherebbe un ruolo fondamentale in quanto portatore di forza del campo di Higgs, che secondo la teoria permea l’universo e, mediante rottura spontanea di simmetria dei campi elettrodebole e fermionico, conferisce la massa alle particelle. Va fatta una distinzione fra meccanismo di Higgs e bosone di Higgs. Introdotti nel 1964, il meccanismo di Higgs fu teorizzato dal fisico scozzese Peter Higgs, insieme a François Englert e Robert Brout, lavorando su un’idea di Philip Anderson, e indipendentemente da G. S. Guralnik, C. R. Hagen, e T. W. B. Kibble, tutti questi fisici, rimasti relativamente in ombra rispetto a Peter Higgs, sono stati premiati nel 2010 per il loro contributo. Ma solo la pubblicazione di Higgs citava esplicitamente, in una nota finale, la possibile esistenza di un nuovo bosone. Egli aggiunse tale nota dopo che una prima stesura era stata rifiutata dalla rivista Physics Letters, prima di reinviare il lavoro a Physical Review Letters. Il bosone e il meccanismo di Higgs sono stati successivamente incorporati nel Modello standard, in una descrizione della forza debole come teoria di gauge, indipendentemente da Steven Weinberg e Abdus Salam nel 1967. Ed ora la caccia sembra davvero finita.

Sono ”molto significativi” i dati sulla cosiddetta ”particella di Dio”, il bosone di Higgs grazie al quale ogni cosa ha una massa. Tanto che il margine di errore sembra essere vicinissimo al livello oltre il quale si possa parlare di una scoperta. ”In questo momento c’e’ almeno una persona al mondo che conosce esattamente i risultati degli esperimenti, ma non c’e’ dubbio che i risultati che saranno presentati domani al Cern saranno molto significativi”, ha detto oggi all’ANSA il presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Fernando Ferroni. Nel seminario e nella conferenza stampa internazionale in programma domani al Cern saranno presentati i dati piu’ aggiornati raccolti dai due esperimenti che stanno dando la ‘caccia’ al bosone di Higgs: Atlas, diretto dall’italiana Fabiola Gianotti, e Cms, diretto da Joseph Incandela. Finora i due esperimenti hanno lavorato l’uno senza conoscere i risultati dell’altro e soltanto nelle ultime ore i risultati di entrambi sono stati messi a confronto. Come ha detto Ferroni, sono in pochissimi, ”forse una sola persona al mondo”, a conoscerli, ma si puo’ gia’ dire che ”sono coincidenti dal punto di vista qualitativo e quantitativo”, ha detto ancora il presidente dell’Infn. ”Immagino – ha aggiunto – che la direzione generale abbia discusso con entrambi gli esperimenti”. Tuttavia, ha aggiunto, ”e’ un miracolo che siamo arrivati cosi’ presto intorno a 5 deviazioni standard” .

Quindi oggi, il 4 luglio 2012, Il ‘papa” della particella di Dio, il fisico Peter Higgs, non e’ riuscito a trattenere le lacrime. Piangeva mentre l’italiana Fabiola Gianotti, responsabile dell’esperimento Atlas, finiva di presentare i dati. Un applauso interminabile ha travolto la sala quando i la presentazione era terminata e i dati erano ormai sotto gli occhi di tutti:grida, applausi, tantissima emozione nei visi di tutti: un entusiasmo incredibile al quale faceva eco quello dei fisici in collegamento da Melbourne. Poi il direttore generale del Cern, Rolf Heuer, ha invitato tutti a rivolgere gli applausi a Peter Higgse gli altri quattro papa’ della particella presenti:Francois Englert, Gerald Guralnik, C. R. Hagen, Tom Kibble. Manca Robert Brout, morto poco piu’ di un anno fa. ”E’ davvero incredibile – ha detto Higgs  che tutto questo sia successo mentre sono ancora in vita”.

 

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