Ancora un duro colpo per i creazionisti: trovato il Bosone di Higgs (parte 1)

Sono tre giorni che la stampa bombarda l’opinione pubblica con semplicistici titoli sul Bosone di Higgs come “particella di Dio”. L’umanità approda ad una scoperta sensazionale e, come è già avvenuto per tutta la fisica del ‘900, i mezzi di informazione si prodigano ampiamente per mascherare il terribile impatto che le scoperte hanno sulla concezione mistico-religiosa della vita. E’ una operazione al contagocce: prima i titoli che associano il Bosone di Higgs a Dio e poi, come sta già accadendo oggi ad un solo giorno dall’annuncio ufficiale del CERN, dichiarazioni sempre più esplicite sull’impronta divina dietro alla particella tanto agognata. Persino a Margherita Hack è stato fatto dire che “il Bosone di Higgs è Dio“.

E la cosa sorprendente è che nessun mezzo di informazione si è prodigato a spiegare, per bene, il reale significato di questa scoperta. Una manna dal cielo per noi blogger scientifici. Ovviamente, LidiMatematici non può farsi sfuggire l’occasione. Ma andiamo con ordine, e facciamo un piccolo salto indietro nel tempo.

Tutti noi abbiamo studiato a scuola che il mondo microscopico è fatto di atomi e che, a loro volta, questi sono costituiti da un nucleo di protoni, neutroni e da una nuvola di elettroni che ruota intorno. E’ il primo modello atomico, che l’umanità deve a Niels Bohr, quasi un secolo fa. Era il 1913 quando lo scienziato danese formulò un modello atomico compatibile con le scoperte di Schroedinger e la meccanica quantistica, ne abbiamo parlato a più riprese su LidiMatematici.

Da allora, l’evoluzione della fisica e la disponibilità di strumenti di misura sofisticati come gli acceleratori di particelle hanno prodotto un raffinamento successivo del modello atomico, grazie alle osservazioni sempre più evolute consentite dagli strumenti.  Nel ciclo di post dedicati alla meccanica quantistica abbiamo discusso questo fatto nel dettaglio: la lunghezza d’onda delle particelle usate come misuratori deve essere comparabile alla dimensione del fenomeno da osservare. Quindi, più si scende nel mondo microscopico e minore è la lunghezza d’onda usata. Ma ad una piccola lunghezza d’onda corrisponde una frequenza alta e cioé una maggiore energia.

Dopo anni di investigazione e di misurazioni, i fisici hanno capito che il modello di Bohr è estremamente semplificato e che protoni, neutroni ed elettroni sono a loro volta composti da una nutrita schiera di particelle. L’elenco di queste particelle compone il cosiddetto Modello Standard, in ragione di due grandi categorie: particelle costituenti la materia, collettivamente denominate fermioni, e particelle che “trasportano” per così dire i vari tipi di forza, i bosoni. Il numero di fermioni e bosoni è in costante aumento ed è interessante notare che nella maggiorparte dei casi una nuova particella è dapprima prevista dai fisici attraverso il modello matematico della teoria quantistica dei campi e poi riscontrata sperimentalmente grazie agli acceleratori di particelle.

Prospetto riassuntivo del Modello Standard (fonte: INFN)

Ancora un po’ di pazienza ed arriviamo alla “Particella di Dio” (che è profondamente atea). I fermioni sono i costituenti della materia, quindi gli oggetti che vediamo attorno a noi, a loro volta dotati di struttura atomica, sono fisicamente costituiti da fermioni.

I bosoni sono detti invece “mediatori delle forze”. Vuol dire che due particelle atomiche che si scambiano una forza stanno in realtà “comunicando” attraverso i bosoni. Un esempio molto semplice: voi state leggendo il monitor in questo momento ma, in realtà, cioé che accade è che il display LCD del vostro PC emette un fascio di fotoni, particelle mediatrici dell’energia trasportata dalla luce, anch’essi bosoni. I fermioni costituenti la materia dei vostri occhi ricevono energia dai bosoni emessi dalla materia (ancora fermioni) che costituisce il PC.

Ne abbiamo già discusso: non può esistere misurazione senza scambio di energia e, quindi, quando osserviamo un fenomeno, ascoltando, vedendo  o misurando con uno strumento, stiamo in realtà interpretando un fascio di particelle mediatrici di forze fisiche.

Nel prossimo post entriamo nel dettaglio del modello standard, delle sue carenze e del ruolo fondamentale giocato dalla conferma sperimentale del Bosone di Higgs.

A Lunedì.