Quasi mezzo secolo fa, il fisico scozzese Peter Higgs avanzò un’ipotesi sull’esistenza di un’unità elementare subatomica, l’ultima di una serie di particelle elementari, dal nome dello scienziato bosone di Higgs.
Come e perché hanno cercato il bosone
Per molto tempo, la particella non ha lasciato andare le menti dei ricercatori. Considerato l’ultimo anello della moderna teoria delle particelle elementari, avrebbe dovuto aiutare a spiegare la presenza della gravità e la massa di altri modelli elementari. Tuttavia, la massa del bosone di Higgs è rimasta un mistero, sfidando calcoli esatti, ma approssimativamente pari a 26 gigaelettronvolt o 133 protoni.
La scoperta della particella era necessaria per convalidare la teoria dell’esistenza di un certo campo di Higgs, che, secondo le ipotesi dei fisici, riempie tutto lo spazio dell’Universo, è all’interno di questo campo e grazie all’interazione con esso che tutto le particelle fondamentali acquistano massa o rimangono prive di peso.
Il misterioso bosone è stato scoperto dagli scienziati del Centro europeo per la ricerca nucleare il 4 giugno 2012 all’interno dell’Hadron Collider dopo decenni di intensi esperimenti e ricerche. L’impianto, del valore di oltre 6 miliardi di dollari, si trovava in un tunnel sotterraneo di 27 chilometri ed è costituito da numerosi anelli e booster.
Il bosone di Higgs in termini semplici: chiaro come due volte due
Per 50 anni, la particella "effimera" ha avuto grande importanza. La sua importanza era determinata ad essere così significativa che, secondo Higgs, senza comprovare l’esistenza del bosone, era impossibile interpretare correttamente e accuratamente la teoria dell’interazione di altre particelle elementari tra loro. Cos’è il bosone di Higgs in termini semplici? L’ideatore della teoria era propenso a definirla una "particella divina", e l’americano e vincitore del premio Nobel Leon Lederman era d’accordo con lui.
Ci sono diversi collisori di adroni, ma è stato quello grande che ha preso parte agli esperimenti di Higgs. Questa configurazione è davvero unica.
- il tunnel passa sotto la Francia e la Svizzera;
- la profondità del collisore sotterraneo varia da 50 a 175 metri;
- alla progettazione hanno preso parte più di 10mila scienziati di talento provenienti da un centinaio di paesi, inclusa la Russia;
- la lunghezza della parte più significativa dell’invenzione – l’anello di accelerazione principale è di 26258 metri;
- il progetto prevede 4 rivelatori per il carico principale e 3 per quello ausiliario;
- la costruzione è iniziata nel 2001, ma i primi progetti sono stati sviluppati già nel 1984, e ci sono voluti circa 15 anni per i calcoli finali e la preparazione della documentazione;
- uno degli strumenti principali – un calorimetro elettromagnetico – è un muro di 6 metri per 7, composto da 3300 blocchi;
- Il dispositivo ha preso il nome dalla capacità di accelerare gli adroni, particelle di quark pesanti.
Lo scopo principale della costruzione della struttura era confermare l’ipotesi e cercare il bosone, ma è anche necessario studiare le interazioni fondamentali tra le particelle.
Il bosone di Higgs: parole semplici sul complesso
Perché altrimenti era necessaria la ricerca per trovare il bosone di Higgs? In parole semplici, la teoria dell’esistenza delle particelle elementari e della loro interazione consentirebbe agli scienziati di spiegare la cosiddetta teoria del Big Bang, vale a dire non solo comprendere il meccanismo dell’emergere dell’Universo da una molecola, ma anche avanzare nel risolvere il problema dell’esistenza dell’antimateria, che rientra in una domanda: “se c’è materia, allora perché non c’è opposto?
Numerosi esperimenti, alla fine coronati dal successo, hanno rivelato che sebbene il bosone esista, è estremamente instabile e decade in diverse particelle più stabili in una frazione di secondo. Ma la probabilità che il bosone di Higgs sia solo una fantasia è solo una su 3,45 milioni.
Come hanno cercato il bosone di Higgs, video: