Bosone di Higgs: la particella che riscrive la fisica

La scoperta del bosone di Higgs ha aperto nuove prospettive sulla comprensione dell’universo. È solo l’inizio di un viaggio verso una fisica che va oltre il modello standard?

Cosa rende il bosone di Higgs così speciale? La sua scoperta, annunciata nel 2012, è stata celebrata come una delle più grandi conquiste scientifiche del XXI secolo. Questa particella, prevista dal modello standard della fisica delle particelle, è fondamentale per comprendere come le particelle elementari acquisiscano massa. Tuttavia, come spesso accade nella scienza, ogni risposta apre nuove domande: il bosone di Higgs è davvero unico o fa parte di una famiglia più ampia di particelle simili?

Il bosone di Higgs: un passo avanti nella comprensione dell’universo

Per comprendere l’importanza del bosone di Higgs, è necessario fare un passo indietro. Negli anni ’60, i fisici teorici, tra cui Peter Higgs, Robert Brout e François Englert, svilupparono un modello per spiegare un enigma fondamentale: perché alcune particelle elementari hanno massa mentre altre no? La soluzione proposta prevedeva l’esistenza di un campo invisibile che permea tutto l’universo, oggi noto come campo di Higgs, e di una particella associata, il bosone di Higgs.

L’idea era rivoluzionaria, ma dimostrarla sperimentalmente era tutt’altro che semplice. La particella era così sfuggente che molti iniziarono a chiamarla “la particella di Dio”, un soprannome che rifletteva l’importanza della sua scoperta ma anche le difficoltà tecniche nel trovarla. Ci vollero decenni e la costruzione del Large Hadron Collider (LHC), il più potente acceleratore di particelle al mondo, per ottenere finalmente la conferma della sua esistenza.

Oltre il modello standard: è solo l’inizio?

La scoperta del bosone di Higgs non è stata la fine della storia, ma piuttosto l’inizio di una nuova era di indagini. Sebbene il modello standard sia incredibilmente efficace nel descrivere le particelle elementari e tre delle quattro forze fondamentali della natura, non riesce a spiegare alcuni fenomeni cruciali, come la materia oscura, l’energia oscura e la gravità. Per questo motivo, molti fisici ipotizzano che il bosone di Higgs possa essere una finestra verso una “nuova fisica” che va oltre il modello standard.

Alcuni modelli alternativi suggeriscono che il bosone di Higgs non sia unico, ma faccia parte di una famiglia più ampia di particelle simili. Queste particelle ipotetiche potrebbero avere proprietà diverse, come accoppiamenti specifici con altre particelle o segni opposti nei loro comportamenti.

Le nuove indagini di ATLAS

Di recente, i ricercatori della collaborazione ATLAS al CERN hanno analizzato dati raccolti durante il Run 2 dell’LHC (2015-2018) per mettere alla prova l’ipotesi di bosoni di Higgs multipli. Hanno studiato in particolare il comportamento dei bosoni W e Z, particelle che mediano la forza nucleare debole e la cui massa dipende direttamente dall’accoppiamento con il campo di Higgs.

Secondo il modello standard, gli accoppiamenti del bosone di Higgs con W e Z dovrebbero avere lo stesso segno positivo. Tuttavia, alcuni modelli alternativi prevedono segni opposti, una caratteristica che influirebbe sul modo in cui queste particelle interagiscono. Analizzando eventi in cui venivano prodotte coppie di particelle formate da un bosone di Higgs e un bosone W, i ricercatori hanno cercato tracce di questa “anomalia”. Se fosse stata trovata, avrebbe rappresentato un indizio significativo a favore dell’esistenza di più bosoni di Higgs.

Tuttavia, i dati non hanno mostrato evidenze di un tale comportamento, riducendo la probabilità che i modelli alternativi considerati siano corretti. Questo risultato, sebbene non escluda del tutto l’ipotesi, pone vincoli più rigidi sulle teorie che prevedono famiglie di bosoni di Higgs.

Uno sguardo al futuro

Il lavoro di ATLAS rappresenta un ulteriore passo avanti nella comprensione del bosone di Higgs e del modello standard. I fisici continueranno a esplorare queste domande nel Run 3 dell’LHC, attualmente in corso e previsto fino al 2026. Con una quantità di dati raccolti superiore alle attese, gli obiettivi che un tempo sembravano lontani potrebbero essere raggiunti in tempi più brevi.

Ma cosa ci dice tutto questo? La scienza è un viaggio continuo. La scoperta del bosone di Higgs non ha chiuso il capitolo della fisica delle particelle; ha aperto nuove strade, invitandoci a esplorare l’universo con occhi sempre più curiosi. Chissà quali segreti ci riserverà il futuro?