Il bosone di Higgs
Nell’ottobre del 2000, quando i sotterranei del Cern ospitavano ancora l’acceleratore LEP, che è stato il predecessore di LHC, si diffuse la notizia che la collaborazione ALEPH avesse osservato tre eventi attribuibili al decadimento di un bosone di Higgs. A quel punto Luciano Maiani, che allora era il Direttore Generale del Cern, si trovò a prendere una decisione molto difficile: capire se valesse la pena ritardare di almeno un anno la chiusura del LEP che era prevista il mese successivo, sapendo però di dover pagare penali molto pesanti alle ditte già sotto contratto per lo smantellamento dell’acceleratore e il montaggio del nuovo LHC. In uno dei passaggi centrali del suo libro, Ugo Amaldi scrive: «Ricordo bene la lunga telefonata notturna che feci a Maiani per cercare di convincerlo a rinviare la fermata del LEP. Mi ascoltò pazientemente, da amico, perché ci conosciamo da una vita e ci consideriamo quasi fratelli. Ma la mia telefonata, come le pressioni di centinaia di altri colleghi e amici non lo mosse dalla sua decisione: così il LEP fu definitivamente spento il 2 novembre 2000». L’annuncio ufficiale della scoperta del bosone di Higgs arriverà circa dodici anni dopo quella telefonata, il 4 luglio 2012. Quando i ricercatori che lavorano agli esperimenti CMS e ATLAS, davanti a un commosso Peter Higgs, tengono nell’Aula Magna del Cern un seminario congiunto che incolla agli schermi dei pc milioni di persone in tutto il mondo. Ma per quale ragione l’esistenza del bosone di Higgs è così importante? Perché la caccia a questa particella ha fatto perdere il sonno a migliaia di scienziati negli ultimi cinquant’anni, riuscendo a catalizzare la passione dei ricercatori e gli investimenti economici del Cern?
La prossima sfida
La legge di Moore per l’informatica afferma che ogni 18 mesi la potenza di calcolo di un processore che arriva sul mercato raddoppia. Tra il 1930 e il 1990, nel mondo degli acceleratori è successo qualcosa di ancora più straordinario. I cosiddetti grafici di Livingston riportati da Amaldi testimoniano infatti una crescita esponenziale delle energie raggiunte durante quel periodo: ogni dieci anni circa si può dire che gli acceleratori sono diventatati dieci volte più potenti. Rispetto a questo andamento LHC ha un ritardo di circa dieci anni e si è allontanato da quella linea di crescita esponenziale che avevano tracciato i suoi predecessori. Se si volesse tornare all’incredibile sviluppo a cui erano abituati i fisici del Novecento occorrerebbe inventare nuove tecnologie che, nonostante i numerosi tentativi, oggi non sono ancora all’orizzonte. Il CLIC (Compact LInear Collider) e l’ILC (International Linear Collider) ci dicono che il futuro vedrà con ogni probabilità il ritorno ai cosiddetti collisori lineari. Si tratta tuttavia di progetti che sono ancora in fase embrionale, i cui obiettivi scientifici dipenderanno in larga misura dai risultati che si otterranno nei prossimi anni con LHC. Dopo la scoperta del bosone di Higgs, qual è allora la sfida più immediata che attende la comunità dei fisici delle particelle?
Domande di comprensione
1. Perché i fisici continuano ad accelerare le particelle facendo in modo che si urtino a energie sempre più elevate?2. Che cosa si intende col termine «acceleratoristi»?
3. Che cosa succede alle particelle durante l'interazione col campo di Higgs?
4. Che cosa intende, il professor Ugo Amaldi, per «fisica utile»?
5. Che cos'è l'adroterapia?
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Alla scoperta del bosone di Higgs
I segnali captati dai rivelatori CMS e ATLAS del CERN parlano chiaro: la particella più ricercata al mondo, il bosone di Higgs, esiste. Il 4 luglio 2012, dopo mesi di attesa, i fisici del CERN comunicano al mondo i risultati degli esperimenti nel corso di uno storico seminario. Peter Higgs assiste alla scena commosso e la fisica delle alte energie torna a essere per un giorno il fulcro della scienza mondiale. Vi raccontiamo l'epilogo della storia della particella nascosta gettando uno sguardo su nuovi spiragli di ricerca, grazie all'aiuto di Guido Tonelli, ex portavoce dell'esperimento CMS.
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Come si dà la caccia al bosone di Higgs /1
Nel 2011 la fisica nucleare si è presa più di una volta le prima pagine dei giornali per le performance di due esperimenti, CMS e ATLAS, alla ricerca di Higgs. In compagnia di Guido Tonelli, fino a dicembre portavoce di CMS, cominciamo a esplorare lo strano mondo di LHC. Quali sono lo sforzo e il lavoro che stanno dietro ai dati? Come si organizzano migliaia di scienziati che lavorano a uno stesso progetto?
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Come si dà la caccia al bosone di Higgs /2
LHC è solo l’ultimo anello di una storia tecnologica che è cominciata all’inizio del Novecento, la storia degli acceleratori di particelle. Nel 2012 ci si attende una conferma o una smentita definitiva sulla particella di Higgs, ma già nel 2013 con LHC a piena potenza i fisici sperano di cominciare a vedere «nuova fisica». Continuiamo la nostra conoscenza dello «strano mondo di LHC» in compagnia di Guido Tonelli, fino a dicembre scorso portavoce dell’esperimento CMS.