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Non mi aspettavo di trovare il bosone di Higgs

Dieci anni fa, la scoperta del bosone di Higgs era una notizia mondiale. KIJK guarda indietro – e guarda avanti – con il fisico delle particelle Stan Bentfilsen.

Dal 2014 Stan Bentvelsen è direttore dell’Istituto olandese di fisica delle particelle ci adattiamo† In precedenza, per molti anni è stato in ultima analisi responsabile del contributo olandese all’esperimento ATLAS, indagando sulle collisioni nell’Unione Europea LHC Acceleratore di particelle studi. Il 4 luglio 2012, i portavoce di ATLAS e un’esperienza CMS concorrente hanno annunciato di avere un file Scopri una nuova particella† Questo sembra essere il bosone di Higgs, previsto già nel 1964, che conferisce ad altre particelle la loro massa.

GUARDA: Torniamo all’estate 2012. Da quanto tempo lo sapevi: annunceremo al mondo che abbiamo trovato una nuova particella?

Stan Bentefelsen: “Avrebbe dovuto essere una settimana o mezza prima del 4 luglio. Stiamo guardando con ATLAS da un po’. Il segnale sta diventando sempre più forte† Ma nella fisica delle particelle eravamo d’accordo che qualcosa doveva avere un sigma di almeno 5 per poter parlare di una scoperta. (5 sigma significa che la probabilità che avresti visto lo stesso segnale se non fosse stato presente il bosone di Higgs, è inferiore a 1 su 3,5 milioni – ndr). Ciò include la somma di molte analisi diverse e questo componente aggiuntivo è stato completato solo molto poco tempo fa.

Noi stessi eravamo particolarmente curiosi di sapere cosa avrebbe da dire il nostro concorrente: l’esperimento LHC CMS, che studia gli stessi fenomeni fisici di ATLAS. Non avevamo idea di cosa avrebbe annunciato questa squadra. Ma si scopre che vede gli stessi segnali del resto di noi. Ecco perché, dopo le nostre presentazioni, l’allora direttore del CERN Rolf Heuer ha potuto dire: “Signore e signori, penso che abbiamo capito.“Quello è stato un momento molto speciale che ha davvero cambiato la ricerca sulla fisica”.

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Come è cambiata la ricerca con la scoperta del bosone di Higgs?

“Dopo la scoperta del bosone di Higgs, la ricerca è diventata molto più ampia e più aperta. Prima del 2012, ci chiedevamo sostanzialmente: il bosone di Higgs esiste o no? Di conseguenza, non abbiamo osato porre tutti i tipi di altre domande. Come : Perché il bosone di Higgs è così leggero? E cos’è esattamente il campo di Higgs che appartiene al bosone di Higgs? Se lo metti nell’universo, dovrebbe avere le dimensioni di un pallone da calcio. Perché non dovrebbe succedere?”

Il fisico delle particelle Stan Bentfilsen. © Nakief

Nel 2012, il comunicato stampa del CERN la chiamava ancora una “particella compatibile con il bosone di Higgs” piuttosto che solo un “bosone di Higgs”. Perché il colpo al braccio?

“Non c’è scienza su una tale particella che dice: ‘Io sono la particella di Higgs. “Abbiamo visto un picco nei nostri grafici che indica chiaramente una nuova particella. Ma devi ancora chiederti: è davvero questo il bosone di Higgs che ci aspettiamo dal modello standard della fisica delle particelle? Il bosone di Higgs è l’esponente di il campo di Higgs, il tipo di materiale che dovrebbe dare massa per tutte le altre particelle. Questo è un concetto intrigante. È molto sorprendente che la natura si comporti effettivamente in questo modo. E siamo ancora molto impegnati a decidere se il bosone di Higgs abbia davvero tutto il proprietà che dovrebbe avere secondo il Modello Standard.”

Quali sono le misurazioni più importanti del bosone di Higgs negli ultimi dieci anni?

“Quanto segue si applica alle particelle: più sono pesanti, più facilmente percepiscono il campo di Higgs e più facile è misurare l’interazione tra una tale particella e il campo di Higgs. Finora siamo stati in grado di misurare questa interazione per alcuni delle particelle più pesanti: il quark top, e quark inferiore, il quark charm… (I quark sono particelle elementari che sono, tra le altre cose, gli elementi costitutivi di protoni e neutroni, a loro volta gli elementi costitutivi dei nuclei atomici. Ci sono sei diverse unità in totale.) È sempre una sorpresa da vedere che il Modello Standard, che descrive queste interazioni, sembra essere vero. Allo stesso tempo, sappiamo che il Modello Standard non può essere l’intera storia. Ad esempio, non c’è nessuna molecola dove la metti problema della materia oscura Puoi risolverlo.”

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L’acceleratore di particelle di LHC ci insegnerà di più sul bosone di Higgs?

“Penso che ci sia ancora molto da fare con l’LHC. Finora abbiamo analizzato solo una piccola percentuale del numero totale previsto di collisioni di particelle. Diventa eccitante con la cosiddetta auto-interazione del bosone di Higgs In casi estremamente rari, il bosone di Higgs può, secondo le previsioni, “Ma la sfida sperimentale di poter misurare questo segnale è enorme. Abbiamo davvero bisogno di tutti i dati che l’LHC raccoglierà nel corso della sua vita”.

La conoscenza del bosone di Higgs ha anche applicazioni pratiche?

“Beh, le tecniche di cui avevamo bisogno per trovare il bosone di Higgs hanno portato a molte innovazioni. La protonterapia come metodo di trattamento contro il cancro, per esempio. Ma il bosone di Higgs stesso? La tua immaginazione deve andare molto lontano per trovare un’applicazione per questo. Questo tipo di ricerca riguarda principalmente la pura curiosità di base.”

Dopo il bosone di Higgs, non sono state scoperte nuove particelle con il Large Hadron Collider. Deluso?

Bene, questo è il caso di ‘Vedi il bicchiere mezzo pieno o mezzo vuoto?’ “Prima di questa scoperta, non immaginavo affatto di trovare il bosone di Higgs. Ora vediamo che stiamo davvero iniziando a capire questa nuova particella e penso che questo sia un risultato davvero impressionante. A questo proposito, gli ultimi 10 anni sono stati molto soddisfacente.”

Certo, puoi anche dire che i risultati sono deludenti. Speravamo tutti in un po’ di supersimmetria (una teoria in cui tutte le particelle hanno partner più pesanti – ndr) o Dimensioni extra o giù di lì. Non vediamo nulla di tutto ciò al momento. Ma significa anche che la domanda su cosa si nasconde dietro il Modello Standard sta diventando sempre più pressante”.

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Immagine di apertura: ATLAS / CERN