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10 anni dal bosone di Higgs: intervista alla ricercatrice del CERN Francesca Cavallari


“Nel 2022 si festeggeranno i 10 anni del bosone di Higgs al CERN. Un puzzle completato da questa scoperta che ha rivoluzionato la conoscenza delle particelle. Per entrare meglio sul soggetto, abbiamo chiesto alla Dott.ssa Francesca Cavallari che, dal 2001 è ricercatrice dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e ha partecipato agli esperimenti del CERN”. A scriverne è Carmelo Vaccaro, coordinatore della SAIG.

D. Francesca, come sono stati informati gli addetti ai lavori e come è stata accolta la notizia di questa scoperta?

R. Il 4 luglio del 2012, nell’auditorium del CERN gremito di persone, l’atmosfera è emozionante. Molti hanno passato la notte in coda davanti alla porta dell’auditorium per assicurarsi un posto a sedere. I due portavoce degli esperimenti Atlas e CMS, Fabiola Gianotti e Joe Incandela, presentano i dati raccolti dall’acceleratore di particelle LHC del CERN. Si intuisce chiaramente, anche se nessuno osa dirlo esplicitamente, che è stata scoperta una nuova particella: il bosone di Higgs. Fra il pubblico sono presenti Peter Higgs e Francois Englert, che negli anni 60, insieme a Robert Brout, avevano ipotizzato l’esistenza di questa particella. Il direttore del CERN di allora, Rolf Heuer prende il microfono e dice: “ce l’abbiamo!”. A queste parole, il silenzio teso della sala è rotto da un lungo applauso, e Higgs e Englert si alzano visibilmente commossi. L’anno successivo riceveranno il premio Nobel per la fisica.

Questi momenti sono stati indimenticabili per tutta la comunità scientifica che ha lavorato per venti anni allo sviluppo delle tecnologie necessarie e poi alla costruzione dell’acceleratore e degli esperimenti del CERN. È stata una soddisfazione profonda ed indescrivibile vedere che quegli strumenti a cui abbiamo dedicato tanto lavoro sono serviti allo scopo per cui erano stati progettati, ci siamo sentiti parte di un’impresa comune, più grande di ciascuno di noi.

D. Ma cosa ha di tanto speciale questa particella e soprattutto che cosa è un bosone?

R. I bosoni sono particelle speciali che trasportano le forze, per esempio il fotone, cioè la particella che trasporta la forza elettrica e magnetica, è un bosone. Il bosone di Higgs è l’ultimo pezzo del puzzle che mancava nella teoria delle particelle che costituiscono la Natura e che servono a capire come l’Universo che ci circonda si sia sviluppato dopo il Big Bang. Peter Higgs facendo dei calcoli matematici si era accorto che bastava aggiungere al puzzle una particella con queste caratteristiche per far tornare tutti i conti e spiegare perché tutte le altre particelle hanno la massa. Ma restava aperto un problema: i suoi calcoli non predicevano il valore della massa del nuovo bosone, che rimaneva indeterminata, tranne per il fatto che non poteva essere più grande di 135 volte il valore della massa del protone.

Per anni gli acceleratori di particelle europei e americani hanno cercato il segnale di questa particella invano. L’acceleratore LEP, che occupava il tunnel sotterraneo di 27 km del CERN, spingendo al massimo la sua energia, avrebbe potuto trovare il bosone di Higgs se avesse avuto una massa fino al massimo 115 volte quella del protone, non di più. Nel 2000 quando i segnali di una possibile osservazione del bosone di Higgs al LEP erano dubbi e inconclusivi, il direttore del CERN di allora, l’italiano Luciano Maiani, ha dovuto prendere la difficile decisione di spegnere il LEP per far posto al nuovo acceleratore LHC. Nel frattempo, l’acceleratore americano Tevatron, che era in diretta concorrenza, forse avrebbe potuto anche se con grande difficoltà estendere un poco la ricerca. Ci sono voluti 10 anni perché l’LHC entrasse in funzione, 10 anni di grande lavoro e grande suspence. Ma ne è valsa la pena: in due anni di presa dati l’LHC ha permesso di trovare il bosone di Higgs.

D. E alla fine quanto è la massa del bosone di Higgs?

R. È pari a 125 volte quella del protone, decisamente oltre la portata del LEP e molto difficile per il Tevatron.

D. E da allora cosa è successo?

R. Da allora l’LHC ha raccolto tanti dati che ci stanno permettendo di studiare le caratteristiche peculiari del bosone di Higgs. Dopo due anni di stop, per migliorare la performance dell’acceleratore, fra poche settimane ricomincerà una nuova fase di presa dati che durerà quattro anni e che ci permetterà di studiare il bosone di Higgs con sempre maggiore precisione.

D. E come festeggia il suo decimo compleanno il bosone di Higgs?

R. A luglio ci saranno molte celebrazioni ed eventi divulgativi interessanti per il pubblico. Potete informarvi sul sito web del CERN per gli eventi nella Svizzera romanda www.cern.ch o su quello dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare www.infn.it per gli eventi in Italia.

Ringraziamo la dott.ssa Francesca Cavallari per essere stata, come sempre, disponibile a spiegarci la passione che nutre lei e tanti ricercatori. Appuntamento, quindi, a luglio per festeggiare i 10 anni del bosone di Higgs”. (aise)

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