I mezzi, le ricerche e, le motivazioni per cercare il bosone di Higgs

Dal sito TIME Science

Non molto tempo fa, l'acceleratore di particelle Tevatron, a circa 30 miglia a ovest di Chicago, è stato il più grande, acceleratore sul pianeta. E ' una macchina capace di sbattere migliaia di miliardi di protoni e antiprotoni quasi alla velocità della luce per scoprire alcune delle più grandi e alte energie della fisica ,registrando successi, tra cui il quark top  e una serie di altre nuove particelle. ll Tevatron produce tipicamente circa 10 milioni di collisioni protone-antiprotone al secondo.Ma si punta a spegnerlo dopo 28 anni di funzionamento, vittima di tagli di bilancio, anche se il più nuovo e più potente Large Hadron Collider, o Lhc, ha iniziato a sfornare,  in Europa, le sue stesse scoperte.

Ma il Tevatron è ancora molto in gioco: i fisici dall’ analisi dei dati provenienti da alcune delle piste finali dell'enorme macchina hanno trovato le prove dell'esistenza del bosone di Higgs, una particella sognata, chiacchierata, ricercata che ha eluso le ricerche dei fisici da oltre 45 anni. Non è la prima prova per l'Higgs, che legherebbe il cosiddetto modello Standard della Fisica insieme a Nice, la cosiddetta ordinata dell’arco. Non è il più forte segnale: è venuto alla fine dell'anno scorso, quando gli scienziati del LHC hanno annunciato un quasi-ma-non-proprio indizio di rilevamento che ha suscitato l’allarme nella comunità dei fisici. Le nuove scoperte sono quasi di conferma, e quando si parla di alcune delle più delicate, delle più complicate esperienze mai realizzate, si arriva ad affermazioni estremamente importanti. "Sulla base dei dati attuali Tevatron", dice un documento che descrive la nuova analisi, "e i risultati elaborati a dicembre 2011 da altri esperimenti [intendendo l'LHC]," questo è il più forte indizio dell'esistenza di un bosone di Higgs".

Allora, c'è qualcosa di importante e che cosa, del resto, è il bosone di Higgs? La risposta ha a che fare con le masse delle varie particelle subatomiche, e quelle variano molto. I protoni sono più massicci rispetto agli elettroni, per esempio, e gli elettroni sono più massicci rispetto ai neutrini. I fotoni non hanno massa . Per la maggior parte di noi, c'è più di un fatto inspiegabile. Per i fisici, però, è un mistero che richiede una soluzione. Perché le masse sono così diverse - e perché le particelle hanno tutti massa ?

La risposta, hanno suggerito diversi scienziati  nel 1960, è che l'intero universo è pervaso da una sorta di campo energetico - si chiama il campo di Higgs, che il fisico scozzese Peter Higgs l’ha che per primo fin qui descritto. Il campo di Higgs è qualcosa come una melassa cosmica: le particelle debbono sgobbare e come, attraverso di essa e, la resistenza che incontrano è quello che misuriamo come massa. Dal momento che le stelle, i pianeti e le persone sono fatte di queste particelle è per questo che hanno una massa pure. Da qui l’importanza del campo di Higgs.

Il campo di Higgs  fa la sua magia,esegue il ping che coinvolge i protoni, elettroni e il resto con la sua particella proprietaria nota come il bosone di Higgs. Se non riesci a trovare il bosone, non è possibile dimostrare l'esistenza del campo di Higgs - e se non puoi provare il campo di Higgs, non si può spiegare da dove proviene la massa. Così rilevare il bosone non è una cosa di minore importanza.

Per gli standard delle particelle, il bosone di Higgs dovrebbe essere una sorta di Bruiser. I calcoli dei fisici suggeriscono che sarebbe molto più massiccia rispetto a qualsiasi particella vista fino ad oggi - e per favore non chiedetemi perché lo stesso Higgs ha una massa. (OK, se è necessario, probabilmente è perché il campo di Higgs interagisce con il campo omonimo, così come fa ogni altra particella.)

Per trovare il bosone di Higgs, è necessario un potente acceleratore che crea- se estremamente piccolo -  esplosioni estremamente potenti: le particelle che condensano dalla conseguente esplosione di energia potrebbe anche contenere un Higgs o due. Nel mese di dicembre, due diversi rivelatori a LHC, appena fuori Ginevra, hanno visto alcune prove della comparsa del bosone di Higgs - sotto forma di cosiddetti "dossi" nei dati di circa 124 o 126 miliardi di elettronvolt (che è l'unità di massa quando si parla di particelle, la massa di un protone è di circa un miliardo di elettronvolt). Questo valore è nella gamma in cui i fisici teorici suggerito l'Higgs potrebbe effettivamente essere trovato, e mentre la rilevazione non è stata considerata definitiva, è stato almeno di grande suggestione.

Il nuovo rapporto dal Tevatron vanta pure un urto. La versione americana non è chiaro come a causa della debolezza relativa del dell'acceleratore europei ': era da qualche parte tra i 115 e 135 miliardi di elettronvolt. Ma dato che è coerente con ciò che il LHC ha visto, si rafforza il caso che il bosone di Higgs potrebbe essere stato finalmente portato a casa.

Il Tevatron non sarà in grado di aiutare molto dopo questo, la nuova analisi era praticamente l'ultimo sussulto eroico della dalla macchina venerabile. Ma un sacco di fisici del Fermilab sono coinvolti in esperimenti di LHC tutte uguali: la macchina europea ha anche una sala di controllo remota situato presso la sede Fermilab. E mentre l’iter d’utilizzo del Tevatron si è conclusa , l'LHC è appena iniziato. E 'dilagare il suo potere per la prossima tornata di protone-smashing, quindi se il bosone di Higgs esiste davvero - come i fisici sono ormai sempre più certi che sia - il segnale dovrebbe continuare a diventare più forte,sempre più forte fino a quando non sarà  incontrovertibile. Questo non potrebbe durare a lungo, sia. "Io non credo che ci sia posto in cui si possa nascondere  il bosone di Higgs -ha detto Rob Roser fisico  del Fermilab- faremo conoscere la risposta in un modo o nell'altro entro la fine del 2012".

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