Frank Close, scienziato di fama internazionale e autore di numerosi libri (dall’antimateria alla struttura dell’universo ai neutrini) torna ai suoi lettori con un nuovo saggio, “L’enigma dell’infinito. Alla ricerca del vero universo” (Einaudi, pagg.506, 32 euro) in cui attraversa diacronicamente l’avventura della fisica delle particelle dalle origini fino ai giorni nostri, ripercorrendone le tappe fondamentali, le incertezze, gli errori, le intuizioni geniali.

Uno dei primi e tremendi ostacoli con cui gli scienziati di 50 anni fa dovettero confrontarsi fu l’impossibilità di conciliare le teorie dell’elettromagnetismo, della relatività speciale e della meccanica quantistica. Negli anni Trenta dal loro incontro era nata la QED, teoria dell’elettrodinamica quantistica, ma presto erano affiorate le prime inadeguatezze di questa costruzione, solo apparentemente esaustiva e completa. Negli anni seguenti si scoprì che le equazioni della QED portavano spesso a soluzioni con percentuali di verificabilità di eventi “infinite”. E questo non era ammissibile, perché – fa notare Close – l’infinità non è misurabile e dunque una teoria con simili conclusioni non ha senso.
Portando all’estremo le misurazioni delle caratteristiche di una particella, gli scienziati arrivavano sempre a soluzioni infinite per cui decisero, per superare l’ostacolo apparentemente insormontabile, di mantenere un margine di approssimazione e oggi si arriva comunque a una precisione di una parte su un milione di milioni, pari – ci ricorda Close – al rapporto tra un capello e l’ampiezza dell’Oceano Atlantico. Un bel risultato, non c’è che dire.
In questo viaggio nella storia della fisica quantistica, non poteva certo mancare il Bosone di Higgs. La particella, “predetta” nel lontano 1964 dallo scienziato inglese Peter Higgs, e scoperta nel 2012 a Ginevra nel gigantesco laboratorio sotterraneo dell’LHC, ha un ruolo fondamentale nella rottura della simmetria tra le particelle. Se la simmetria è staticità, la sua rottura è dinamismo, forza vitale che conferisce vita al mondo. E il Bosone di Higgs conferisce massa alle particelle essenziali per la struttura della materia. Close ricostruisce con puntigliosità e dettagli storici davvero minuziosi gli sviluppi della ricerca scientifica intorno alla rottura della simmetria, tra aneddoti e ritratti delle personalità di maggior spicco della ricerca.
Altro cardine del panorama della fisica delle particelle così come ce la racconta Close, è la scoperta dei quark: fino a metà degli anni sessanta non c’era una teoria che affrontasse il dilemma delle particelle minime, al di sotto di protoni e neutroni. L’idea dei quark era nata nel 1964 ma era stata accolta con molto scetticismo, perché affermando l’esistenza di più quark in un unico stato quantico, violava il principio di esclusione di Pauli che non prevedeva più di una particella in uno stato quantico. In seguito si sarebbe però appurato che più quark potevano “convivere” perché differenti per “colore”. Il racconto di Close, man mano che passano gli anni, si fa sempre più avvincente perché è lui uno dei protagonisti degli ultimi decenni della fisica delle particelle e quindi testimone privilegiato del dibattito scientifico.
Dai quark ai gluoni, il passo è breve. Close ci racconta della geniale intuizione di Bjorken e Feynman che avevano capito che qualcosa doveva tenere insieme i quark nel nucleo atomico, i gluoni appunto. Ma dovettero passare circa dieci anni per una prima conferma: a Stanford nell’acceleratore SLAC si individuò un quark charm con un corrispondente antiquark. Dagli anni sessanta oggi l’ultimo step, determinante ma difficile da definire il più importante, è come dicevamo poco sopra la scoperta del Bosone di Higgs e del relativo campo. Un campo che permeerebbe tutto il cosiddetto “vuoto” che vuoto poi non sarebbe per via del pullulare incredibile di particelle e antiparticelle. Una scoperta – come ci dice Close – che rappresenta la fine dell’inizio e non l’inizio della fine. Il futuro deve ancora riservarci molte sorprese sulla natura dell’universo.
Volume di grande ricchezza, l’opera di Close offre uno spaccato di straordinaria profondità sulla storia della fisica delle particelle, sui suoi passi avanti, sulle sue battute d’arresto, sui protagonisti di questa grande avventura scientifica. Con un solo limite, quello della notevole difficoltà del testo, adatto più a una cerchia ristretta di lettori con robuste conoscenze, a livello universitario, della fisica quantistica, che non al grande pubblico. I curiosi della materia dovranno accontentarsi di carpire qua e là scampoli di conoscenza nella consapevolezza dei propri limiti e della complessità dell’argomento.