LA NASCITA IMPERFETTA DELLE COSE di Guido Tonelli

tonelli

Sono passati circa quattro anni dalla notizia della scoperta del Bosone di Higgs, un passo avanti fondamentale per la comprensione della struttura dell’universo. Tutti sappiamo dell’importanza di questa particella, battezzata con enfasi eccessiva e poco scientifica “la particella di Dio”, ma quanti sanno dello sforzo sovrumano, in termini non solo finanziari ma anche di energie psicofisiche di centinaia di scienziati, per arrivare a questo risultato? Una risposta ci arriva dal libro di Guido Tonelli, “La nascita imperfetta delle cose” (Rizzoli, 336 pag., 19 euro). Guido Tonelli è uno dei padri di questa scoperta, avendo diretto l’esperimento Cms al Cern di Ginevra, in parallelo con l’esperimento Atlas affidato alla guida di Fabiola Gianotti, passata un anno e mezzo fa alla direzione del Cern. E’ lui a guidarci nel backstage di questo gigantesco progetto voluto dal Cern nei primi anni ’80 per dare la caccia all’inafferrabile Bosone di Higgs.

I vecchi acceleratori non avevano all’epoca potenza sufficiente ad ottenere collisioni in grado di produrre particelle “simili” all’allora solo ipotizzato Bosone di Higgs.

Al Cern si decise così di costruirne uno nuovo: nel 1983 parte lo scavo per la realizzazione del Lep, un acceleratore di elettroni di 27 chilometri di diametro, una misura in sé inadeguata, per livello di energia, a scovare il nostro Bosone. Sei anni dopo l’inaugurazione da parte di Mitterrand, ma il Nobel Rubbia, designato direttore generale del Cern, ha già in mente di  utilizzare l’anello del Lep  con un nuovissimo acceleratore di protoni, Lhc.  Al diametro inadeguato si ovvierà puntando sulla altissima luminosità dell’impianto. La sfida al potentissimo acceleratore Ssc degli Stati Uniti (87 km. di diametro e 40 Tev di energia contro i 14 del Lhc) è lanciata. Parte così la realizzazione di Lhc. E’ una battaglia durissima con gli Usa che nel 1993 si arrendono: il progetto del Ssc viene cancellato, i suoi costi sono diventati insostenibili.

Il racconto di Tonelli ci guida attraverso gli anni della costruzione di Lhc, fino al 10 settembre  2008, quando il primo fascio di protoni viene sparato nel gigantesco anello. Purtroppo, appena dieci giorni più tardi, un banalissimo difetto di saldatura blocca Lhc per un intero anno. Si riparte alla fine del 2009 e due anni bastano per arrivare al bersaglio: i due esperimenti paralleli, Atlas e Cms portano ad identici risultati. Il Bosone di Higgs esiste. Ulteriori conferme arrivano nella prima metà del 2012, la scoperta prende via via corpo e consistenza sempre maggiori, il puzzle si va completando dettaglio dopo dettaglio e all’inizio del 2013 si parla ormai di certezza. Il d-day è l’8 ottobre 2013: a François Englert e Peter Higgs viene assegnato il Premio Nobel per la fisica, è il timbro ufficiale che mancava alla straordinaria scoperta.

Tonelli ricostruisce dall’interno della comunità scientifica, passo dopo passo, le tappe di questa avvincente avventura scientifica di cui, soddisfazione non da poco per l’Italia, è stato uno dei protagonisti. Nel libro ci sono la passione, gli entusiasmi ma anche le paure e le incertezze che per diversi anni hanno governato gli animi degli scienziati del Cern impegnati nella caccia al bosone di Higgs. E’ tutto un susseguirsi di speranze e delusioni, fin sotto al traguardo finale. Ma Tonelli non dimentica nel racconto di essere anche uno scienziato, offrendo al lettore spunti teorici di fisica quantistica sempre chiari e stimolanti. C’è solo da rilevare qua e là salti temporali che a volte disorientano il lettore, trasportato avanti e indietro nella storia in flashback non sempre chiarissimi.

Ci piace a questo punto lasciare l’ultima parola proprio a Tonelli e alle sue considerazioni sull’avventura al Cern, riportando un breve passo del libro: <La scoperta del bosone di Higgs segna una pietra miliare nella storia della conoscenza. Ora possiamo ricostruire davvero che cosa sia avvenuto pochi istanti dopo il Big Bang, quando il campo scalare di Higgs si installa nell’universo intero occupandone tutti gli angoli, fino a quelli più remoti. E’ passato soltanto un centesimo di miliardesimo di secondo e avviene qualcosa che deciderà il destino di quell’oggetto, ancora incandescente, per i miliardi di anni a venire. In quel preciso momento, una miriade di bosoni di Higgs, che fino a un istante prima si muovevano alla velocità della luce, si condensa, cristallizzandosi per sempre in un campo onnipresente: il campo di Higgs. La forza elettromagnetica, che fino ad allora aveva marciato a braccetto con la forza debole, si differenzia da essa definitivamente. Per i fotoni, che non  interagiscono con il campo di Higgs, tutto rimane come prima. I W e gli Z restano invece avviluppati nelle maglie del campo e diventano così massicci da non riuscire a far propagare l’interazione debole oltre le infime distanze subnucleari. Infine, anche le particelle elementari si differenziano fra loro a seconda dell’interazione col campo, finendo così con l’acquisire masse irrimediabilmente diverse.

In un battito di ciglia tutto è cambiato, per sempre. Grazie a questo sottile meccanismo, la materia ha acquisito le caratteristiche a noi familiari. La specifica  massa che prendono gli elettroni permetterà loro di orbitare stabilmente intorno ai nuclei, e si potranno così formare atomi e molecole. È da questo meccanismo che hanno avuto origine le enormi nebulose gassose da cui sono nate le prime stelle e poi le galassie, e i pianeti e i sistemi solari fino ai primi organismi viventi, via via sempre più complessi, per arrivare, in  ultima istanza, fino a noi. Senza il vuoto elettrodebole, senza questa sottile impalcatura che regge l’enorme struttura materiale che chiamiamo segreto dell’universo, tutto questo non sarebbe stato possibile.

Se il bosone di Higgs, dopo miliardi di anni di onorato servizio, in una data qualunque, domani mattina alle 5,45 o fra due miliardi di anni, improvvisamente si stancasse o incrociasse le braccia per entrare in sciopero, l’intero universo svanirebbe in una immane bolla>.

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