Il bosone di Higgs
di Flavia Vicinanza, Liceo Azzarita
Il giorno 29 settembre un gruppo di ragazzi è stato selezionato per partecipare ad un seminario presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare a Tor Vergata. L’argomento trattato durante l’incontro è il bosone di Higgs e la storia relativa alla sua scoperta. La suddetta particella, teorizzata sessanta anni fa dal fisico Peter Higgs e confermata sperimentalmente solo nel 2012, spiega il meccanismo di origine della massa all'interno del cosiddetto "modello standard". Il modello standard è il nome della teoria che identifica e descrive tre delle quattro interazioni più importanti tra le particelle e la successiva classificazione dei componenti fondamentali dell’Universo. Lo spazio ipotizzato da PeterHiggs, persino quello vuoto, è permeato da un campo scalare con energia non nulla, che può quindi essere immaginato come una “zuppa di bosoni”. All’interno di questa “zuppa”, le particelle interagiscono con i bosoni: alcune ricevono un effetto più forte rispetto ad altre. Gli effetti di questo “meccanismo di Higgs” danno origine a ciò che noi chiamiamo massa. Il grande risultato di Higgs fu che nel suo lavoro riuscì anche a teorizzare quale fosse la massa dello stesso bosone che stava scoprendo, seppur ci sarebbero voluti quasi cinquant’anni prima della conferma dell’esistenza di suddetta particella.
Perché il bosone di Higgs è chiamato "particella di Dio"?
Bisogna chiarire subito che la particella in questione non ha nessuna attinenza con divinità di alcun tipo: l’espressione viene dal titolo di un libro di divulgazione di fisica teorica del 1998 “La particella di Dio” (“The God Particle”). In realtà, il titolo del libro sarebbe dovuto essere “La stramaledetta Particella” (“The Goddamn Particle”), in riferimento all’estrema difficoltà in quegli anni di riuscire a trovare prove della sua esistenza: l’editore però aveva rifiutato il titolo perché troppo controverso e aveva deciso di utilizzare una versione più accattivante.
Come si è riuscito a dimostrare il bosone di Higgs?
Per poter verificare l’esistenza del bosone di Higgs è stato costruito l’acceleratore di particelle più grande e potente esistente sulla Terra, denominato LCH. La macchina accelera due fasci di adroni con una energia di circa 14 TeV, che circolano in direzioni opposte, all'interno di tubi a vuoto. L’intera struttura è costruita all'interno di un tunnel sotterraneo con una circonferenza di circa 27 km, a circa 100 m di profondità sotto la città di Ginevra. I fasci collidono in quattro punti lungo il percorso, dove il tunnel si allarga per lasciare spazio a grandi vani che ospitano i rivelatori. I rivelatori utilizzano tecnologie diverse e operano intorno al punto in cui i fasci collidono. Nelle collisioni vengono prodotte numerose particelle, le cui proprietà vengono misurate dai rivelatori e inviate al centro di calcolo. Tra gli scopi principali degli studi vi è la ricerca di tracce dell'esistenza di nuove particelle. Dopo una pausa di tre anni per la manutenzione e gli aggiornamenti, le collisioni all'LHC stanno per riprendere ad un’energia senza precedenti: quasi il doppio di quella utilizzata per rilevare il bosone di Higgs. Il Run3 di LHC è stato effettuato martedì 5 luglio 2022, con le prime collisioni ad altissima energia. Il progetto di aggiornamento principale del collisore è previsto invece per il 2029 per riuscire a ottenere le prime dimostrazioni dell'interazione del bosone con sé stesso.