Un nuovo bosone assolutamente normale

Tutte queste bellissime immagini sono prese
in prestito dall'articolo originale.  

Torniamo a parlare del bosone di Higgs perché dopo l'annuncio del 4 luglio scorso i lavori non si sono affatto fermati o rallentati. Anzi, se vogliamo, adesso siamo nella fase più delicata, quella in cui si dovrà capire se il bosone scoperto ha le caratteristiche previste da Higgs e compagni per renderlo il bosone di Higgs appunto e se queste proprietà sono in accordo con il Modello Standard o meno.

Parliamo di Higgs a partire da un ottimo articolo apparso lo scorso 30 ottobre sulla rivista Symmetry, una pubblicazione congiunta tra i due più grandi laboratori di fisica delle particelle americani (Fermilab e SLAC) e usiamo come pretesto la conferenza appena conclusa a Kyoto sulla fisica agli acceleratori di adroni, come LHC, appunto.

Perché non uno standard Higgs

Per decenni, il bosone di Higgs è stato l'ultimo tassello mancante di un modello teorico con una capacità predittiva e una precisione sbalorditiva verificato da anni di esperimenti: il Modello Standard. Sappiamo però che il Modello Standard non è perfetto, ci sono ambiti in cui è perlomeno incompleto ed è quindi necessario andare oltre se vogliamo avere un quadro migliore della fisica delle particelle. La domanda diventa quindi molto pignola: è questo nuovo bosone ancora dentro il modello standard oppure è il primo passo verso il suo superamento?

L'articolo di Symmetry ha un titolo molto chiaro: what else could the Higgs be? Cos'altro potrebbe essere l'Higgs, da intendersi come potrebbe essere se non fosse l'Higgs standard e delinea tre possibili scenari.

Il super Higgs

Il primo scenario è quello di un universo super simmetrico, ovvero dove per ogni bosone esiste un partner di natura fermionica e anche viceversa. Il bosone di Higgs non farebbe certo eccezione, ci sarebbero più Higgs con effetti opposti, alcuni aggiungerebbero massa alle altre particelle altri la toglierebbero (no, non è questa la via per la dieta perfetta!). Se questa fosse la vera natura dell'Higgs, le conseguenze sarebbero notevoli anche per il resto della fisica delle particelle, perché oltre ai super-partner dell'Higgs ci sarebbero da scoprire anche tutti i super-partner delle altre particelle e potrebbe persino dare una risposta all'astrofisica: infatti la materia oscura potrebbe essere costituita dal neutralino, la più leggera delle particelle super-simmetriche.

L'Higgs composito

Fino ad adesso abbiamo sempre pensato al bosone di Higgs come ad una particella tutta d'un pezzo, come l'elettrone per esempio, e al contrario del protone che invece è composto da tre quark tenuti insieme da altri bosoni (i gluoni) mediatori della forza nucleare forte. Questa nostra idea di elementarità dell'Higgs potrebbe essere sbagliata e potrebbe invece essere composto da tanti piccoli Higgsini tenuti insieme da un altro campo di forza ancora da scoprire.  Non sarà facile verificare questa ipotesi, ma se così fosse bisognerà rimettere in gioco tutte le nostre certezze e magari saremo costretti a vedere mattoncini più piccoli formare quelle che fino ad oggi abbiamo pensato essere particelle elementari.

Le dimensioni extra

Una terza prospettiva riguarda l'ampliamento delle nostre dimensioni. Anziché vivere in un universo con solo tre dimensioni spaziali e una temporale, ce ne potrebbero essere delle altre a noi inaccessibili, ma non così per le particelle subatomiche. Una spiegazione di questo tipo, potrebbe tornare molto utile anche per spiegare la gravità e la sua debolezza comparata alle altre interazioni fondamentali. E questo sarebbe un grande sollievo per i fisici che vorrebbero una teoria del tutto perché al momento non sanno proprio come ficcare la gravità in un modello quantistico omogeneo con le altre forze.

Ma la natura si sà

E' più intrigante di quanto noi siamo in grado di prevedere. Infatti, stando ai recenti risultati presentati alla conferenza di Kyoto, sembrerebbe che tutte i nuovi dati raccolti da luglio fino ad adesso puntino con forza il dito verso un bosone di Higgs assolutamente normale. Come riportato anche dal direttore generale del CERN, i 13 fentobarn inversi di luminosità integrata (è un modo piuttosto complesso per definire la quantità di dati) analizzati, mostrano un bosone con massa a 126 GeV e con un comportamento compatibile con quello dell'Higgs previsto dal modello standard.

Insomma... non siamo mai contenti. Prima volevamo trovare l'Higgs a tutti i costi mentre lui cercava di nascondersi. Ora lo vorremmo il più bizzarro possibile, mentre lui sembra essere, per il momento, assolutamente normale!