Riunione conviviale del 12 Marzo 2015

Riunione conviviale del 12 Marzo 2015

Conferenza della dr.ssa Barbara Sciascia

“Il Bosone di Higgs: il senso di una scoperta”


Barbara Sciascia - 12 03 2015 (1)L’argomento viene trattato dalla dr.ssa Barbara Sciascia (leggi curriculum) e seguito con molto interesse dai presenti alla conviviale. Il bosone di Higgs viene individuato con il nome del fisico britannico Peter Ware Higgs, nato nel1929. Dal 1964, anno di pubblicazione dell’articolo di Higgs che lo proponeva, la particella di Higgs è stato il sacro Gral della fisica, su cui si sono riversati fiumi di articoli. La Reale accademia svedese delle scienze conferisce nel 2013 il premio Nobel per la fisica al prof. Higgs.
Il bosone di Higgs, in maniera del tutto impropria, venne etichettato come particella di Dio: nel titolo di un libro di fisica divulgativa l’autore sceglie “Goddamn particle” (particella maledetta con riferimento alla difficoltà di spiegare cose è questo bosone) mentre l’editore la modifica in “The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?”. Nell’annuncio mediatico fatto il 4 Luglio 2012 in una conferenza tenuta nell’auditorium del CERN, presente Peter Higgs, dai portavoce dei due esperimenti, uno diretto dall’italiana Fabiola Gianotti (esperimento ATLAS) e l’altro dal fisico statunitense Joseph Incandela (esperimento CMS), veniva dato l’annuncio della scoperta di una particella compatibile con il bosone di Higgs.
Ma cosa è questo bosone?
Partiamo da quanto constatiamo e abbiamo imparato: viviamo “aggrappati” alla terra, la luce emanata dal sole, quella prodotta artificialmente e le radiazioni (cellurari, radiologia ad esempio) sono onde elettromagnetiche. In entrambi i casi si parla in gergo fisico di “campi”.
D’altro lato sappiamo che tutta la materia (i fisici dicono “massa”) è costituita da molecole e queste da atomi, a loro volta formati da elettroni, protoni e neutroni. Queste sono nella prima metà degli anni ’90 le “particelle elementari” indivisibili. In effetti si scoprirà più tardi che solo l’elettrone, ad oggi, è una particella “indivisibile” ma non i protoni e i neutroni.
A metà degli anni ’90 è consolidata l’idea che il campo elettromagnetico è costituito da “particelle” chiamate fotoni mentre è ancora una ipotesi che anche il campo gravitazionale sia costituito da particelle da chiamarsi “gravitoni”. Si consolida in via sperimentale e teorica l’idea che anche alle particelle sono associate delle onde.
Si parla quindi di particelle sia riferendosi a quelle aventi massa (elettroni ecc.) che a quelle non aventi massa (fotoni e i probabili gravitoni e altre particelle). Senza entrare nei dettagli, molto complessi , delle teorie che cercano di descrivere queste particelle si scopre che vi devono “necessariamente”, verificate poi sperimentalmente, anche altre particelle.
I fisici riescono ad affermare che le particelle elementari che compongono l’universo si possono distinguere in particelle-materia, i fermioni (quark, elettroni e neutrini, dotati tutti di massa) e particelle-forza, i bosoni, portatrici delle forze fondamentali esistenti in natura (fotoni e gluoni, privi di massa, e i bosoni W e Z, dotati di massa). Le prime vengono descritte da una teoria detta statistica di Fermi e le seconde dalla statistica di Bose-Einstein.
I fisici raggruppano tutte le particelle in un Modello Standard (vedi schema) che
• Descrive molti dati sperimentali con grande accuratezza
• Non si è ancora trovato il bosone di Higgs
• Non include la gravità
• Di certo  è incompleto
• Si sta cercando una teoria che includa le osservazioni cosmiche fatte dagli astrofisici.
Quello di Higgs, come gli altri, si chiamano bosoni perché descrivibili dalla statistica di Bose-Einstein.
Secondo Higgs il “suo” bosone viene prodotto quando due fermioni si fondono:

fermione bosone

Le particelle, di tipo fermione e i bosoni W e Z, non avrebbero, secondo Higgs, massa: questa è una proprietà che acquisiscono attraverso l’interazione con bosoni di Higgs: sembrano avere massa perchè interagiscono con il bosone di Higgs.

Barbara Sciascia - 12 03 2015 (8)

Il bosone di Higgs è una particella, ma anche un campo (diffuso ovunque nello spazio) attraverso cui passano le altre particelle, cioè i fermioni e i bosoni W e Z. Tutte queste particelle, tranne i fotoni, vengono rallentate dal campo di Higgs: è come se ci fosse un attrito tra loro e il campo. Queste particelle non viaggiano più alla velocità della luce (tranne i fotoni), perché si sono “appesantite”, cioè hanno acquistato massa.
Gli esperimenti fatti nel 2012 al Cern annunciano la scoperta di una particella compatibile con il bosone di Higgs.

Tutto chiaro? Forse no: ma sapevano già che questo bosone è una “Goddamn particle”.

Se si è interessati a comprendere qualcosa in più si possono vedere due video interessanti in inglese ma con sottotitoli in italiano (vedi video1 oppure video2) oppure leggere due documenti italiani non specialistici (leggi documento1 o il documento2).

Presenti 31 persone di cui 24 soci
Ospiti dei soci: dr. Giovanni Poggio, i dr. Vittorio e Fabrizio Muscia e la dr.ssa Tiziana Asmone.