Roberto Vacca: bosone di Higgs - capirlo? parlarne?

Allego articolo sul bosone di Higgs, pubblicato oggi da IL CAFFE' di Locarno.

Cerco di spiegare come la fisica teorica moderna abbia prodotto strumenti così potenti e comprensione così profonda che può superare il dettame di Galileo [esperienza e sensi anteposti a ogni discorso].

Ora si ragiona su enti che devono esistere perché siano spiegabili fenomeni o processi osservati. Questi ragionamenti sono così ben fatti che poi quegli enti vengono osservati davvero.

Per capire di che cosa si tratti, però, bisogna studiare a lungo e approfondire -- i discorsi semplificati dicono poco.

Poi credo che scriverò un pezzo sulla materia oscura: pare che certi tedeschi l'abbiano osservata e misurata.

Best

Roberto

Non ci sarà mai UNA ultima invenzione – e capisce quelle attuali solo chi studia tanto   -  di Roberto Vacca,   IL CAFFE’ .8 Luglio 2012.

Nel 1948 furono inventati i transistor: “Piccoli elementi solidi atti a costituire circuiti elettronici, in cui fluivano quantità minime di energia”. Ci si sarebbero realizzati radio, televisori, forse computer. Un ingegnere che conoscevo era scettico:

“Quando mai? È un’esagerazione giornalistica!”

Poi si convinsero tutti. Ci fu una invasione di radioline. Pochi anni dopo vennero i grandi computer allo stato solido sempre più veloci. L’impatto della scienza sulla tecnologia fu rapido. Gli utenti finali non si chiedevano come funzionassero transistor e radio, ma gli ingegneri lo capivano bene. Gli elettronici di oggi conoscono teoria e pratica di transistor e chip.. Costruiscono televisori, computer, robot e i gadget che usiamo e di cui si parla di continuo. I progressi sono continui, tangibili. Le loro genesi e meccanismi sono familiari almeno a parecchi esperti. Sono intuiti, in modo superficiale, anche da una parte del pubblico. La fisica dello stato solido (dei transistor, dei chip) è complessa, ma “si capisce”.

Invece è estremamente più arduo capire i progressi della fisica moderna. Al CERN di Ginevra è stato rilevato il bosone di Higgs, uno dei 6 bosoni elementari. La sua esistenza fu arguita nel 1964: doveva esistere per spiegare la coerenza di altre osservazioni fatte, ma non era stato ancora osservato.

Da Planck in poi i fisici si sono scostati nettamente dal principio di Galileo "Ciò che l'esperienza e i sensi ci dimostrano, devesi anteporre a ogni discorso ancorchè ne paresse assai fondato." Prima si definisce la natura di oggetti che, soli, possono spiegare processi complessi. Poi, vengono osservati e misurati. Fermi definì nel 1934 il neutrino, la cui emissione avrebbe spiegato come un neutrone decada producendo un protone e un elettrone: i neutrini furono osservati da F. Reines nel 1958. Abdus Salam definì nel 1968 i bosoni “gauge” W⁺, W^- e Z che mediano la forza nucleare debole: furono osservati da Rubbia nel 1983. Questi scienziati ebbero tutti il Premio Nobel.

Taluno dice: “Ora che si è “visto” il bosone di Higgs, si è capito tutto. Non ci saranno più scoperte.” La frase non ha molto senso. Certo la scoperta avrà conseguenze interessanti, anche tecnologiche – in avvenire Ora, soprattutto, i fisici d’avanguardia capiscono meglio quale sia l’origine della massa delle particelle elementari. Ma già questa affermazione per essere capita impone a ogni non esperto, di studiare a lungo solo per capire la definizione degli enti di cui parliamo:

“I bosoni sono particelle a spin intero (non frazionario). Sono governati dalle statistiche di Bose-Einstein, non da quelle di Fermi-Dirac. Sono bosoni: i mesoni, i fotoni, i gluoni e i nuclei con numero di massa pari (come quello dell’elio), i 4 bosoni gauge, il bosone di Higgs e i gravitoni.”

E che c’è da scoprire ancora? Quasi tutto. Molti fisici pensano che esistano i multiversi. Sono ipotetici insiemi di universi multipli coesistenti in diverse dimensioni dello spazio o a distanze enormi gli uni dagli altri. Ciascuno avrebbe, come il nostro, tre dimensioni spaziali (o forse di più) e una temporale. Non sono osservabili. Altri fisici famosi  dicono che l’universo è fatto di stringhe. Sarebbero entità a una dimensione, cento miliardi di miliardi di volte più piccole di un nucleo atomico. Neanche le stringhe sono osservabili, ma taluno - ardito - sostiene che con la teoria delle stringhe si dimostra che i multiversi sono reali e che il nostro mondo ne è una proiezione olografica. Molti premi Nobel dissentono: quella teoria non ha basi sperimentali.

Il fisico Brian Greene ha pubblicato sull’argomento “La realtà nascosta: Universi paralleli e le profonde leggi del cosmo”. Una teoria dei multiversi fu esposta già nel 1957 da Hugh Everett. Un elettrone ha una probabilità p di emettere un fotone e una probabilità (1-p) di non emetterlo, ma un evento non escluderebbe l’altro: se nel nostro universo lo emette, subito si creerebbe un universo alternativo in cui non lo emette. Ogni processo subatomico soggetto alla elettrodinamica quantistica sdoppierebbe l’universo – ne esisterebbero, quindi, tanti paralleli e in ciascuno avverrebbero cose diverse. La elettrodinamica quantistica in base a relazioni matematiche probabilistiche permette di prevedere i risultati di esperimenti ancora non effettuati con la precisione di una parte su 100 miliardi. Non consente, però, di prevedere eventuali effetti di fenomeni subatomici su oggetti macroscopici e certo non sull’intero universo. Queste teorie non possono essere confermate, né falsificate dall’esperienza: vanno considerate come “vaccinate”, cioè non dibattibili, nè interessanti. Come scrisse Feynman:”Abbiamo bisogno dell’immaginazione, ma costretta in una terribile camicia di forza”.

Greene arguisce anche: se l’universo è infinito deve contenere copie del nostro sistema solare, della Terra, di noi stessi che differiscano fra loro solo per qualche dettaglio. Lascia freddi questa ipotesi: se queste copie esistono a miliardi di anni luce da noi non possiamo saperlo e non ci fa differenza.

Non ci attendiamo scoperte straordinarie solo in fisica. Gli strumenti della fisica stanno permettendo di studiare e capire il funzionamento del cervello umano: l’oggetto più complesso, interessante e ancora non bene noto dell’universo. Potremo capire chi siamo, come siamo fatti, come possiamo curarci meglio. Ogni giorno i panorami delle cose nuove da scoprire e da capire si rivelano più vasti e interessanti. I grandi scienziati  ci possono sembrare troppo eccelsi e irraggiungibili. Anche ciascuno di noi, però, sa bene che, se ci prova, può aprire la sua mente a capire le discipline antiche, anche umanistiche, e quelle moderne: nanotecnologie, biofisica, cosmologia, biologia molecolare, scienza dei computer. Non c’è limite – e, dove non riusciamo ad arrivare, esortiamo i nostri figli a provarci.