Che cosa resta da scoprire? (parte 1°)

Il bosone di Higgs ha riportato la ricerca scientifica in prima pagina in tutto il mondo. Ma quali confini del sapere dobbiamo ancora abbattere?

Dagli estremi dell'universo, fino al centro della Terra, dalla fisica delle particelle, al nostro cervello. In questa serie di articoli vi mostreremo alcune delle sfide più impegnative che scienza dovrà affrontare.

La caccia alle particelle è chiusa? Macchè. Tocca a gravitone, antimateria e sparticelle.

Gravitone

1) Messe da parte le comprensibili prudenze della comunità scientifica ( le gaffe sui neutrini) il bosone di Higgs va a occupare una casella che è rimasta vuota nella tabella delle particelle subatomiche. La prossima casella da "riempire", è riservata al gravitone, ovvero la particella della forza gravitazionale. Nella visione della fisica attuale, infatti, due masse si attirano proprio per un continuo scambio di gravitoni.

Purtroppo vedere i singoli gravitoni (che si ritengono privi di massa) è quasi impossibile, ma si potrebbero vedere le onde gravitazionali, perturbazioni dello spazio-tempo che possono essere prodotte da masse in movimento. "Trovare il gravitone significa rivelare le onde gravitazionali, predette dalla teoria della Relatività Generale di Einstein del 1915 / 1916"

Antimateria

2) Un altra grande questione irrisolta della fisica vede coinvolta l'asimmetria tra materia e antimateria. Secondo il modello standard, infatti, quando l'universo nacque (13,5 miliardi di anni fa) si formarono uguali quantità di materia e antimateria. L'esempio più noto di antimateria è il positrone cioè l'elettrone carico positivamente (usato nella Pet, tomografia a emissione di positroni).

Rappresentazione artistica di un atomo di idrogeno e di uno di anti-idrogeno.

Oggi, però, nell'Universo l'antimateria sembra scomparsa. Che fine ha fatto? "Questa asimetria è una delle prove che deve esistere una nuova fisica, che vada oltre il Modello Standard. Ci sono teorie, ad esempio, che predicono che a un'energia altissima le forze fondamentali siano tutte riconducibili ad un' unica forza (teorie di Grande Unificazione).

Con esse, l'asimmetria materia-antimateria avrebbe un senso. La sfida è riuscire a trovare conferme di queste teorie. L'obbiettivo è che sia possibile farlo alle energie che Lhc ci permette attualmente di raggiungere". la certezza è che la teoria potrà avere poi applicazioni pratiche. Quali? La storia dell'elettrone insegna che bisogna avere fiducia e pazienza.

Extra dimensionalità e sparticelle

3) La cosa interessante del gravitone è che possiamo vederlo sotto due aspetti:"Il primo è quello classico, legato alle onde gravitazionali. Ma c'è un secondo filone, la gravità è diversa dalle altre forze perché è estremamente debole. Potrebbe essere il segnale di qualcosa". Nei libri di scuola si legge che le forze fondamentali della natura sono quattro: Forza elettromanietica, nucleare debole (responsabile del cedadimente dei nuceli atomici), nucleare forte ( che invece tiene unite le particelle all'interno dei nuclei degli atomi) e gravitazionale. Le prime due sono già state unificate dai fisici, nel senso che oltre ad una certa energia si manifestano con un'unica forza, e ci sono ragionevoli speranze che la terza sarà unificata alle prime due. "La gravità invece rimane lì, è diversa,è una deformazione dello spazio-tempo. Ma si può pensare che esistano dimensioni extra, per noi non accessibili, oltre alle tre spaziali e a quelle temporale.

L'ipotesi è che la gravità sia così debole perché si espande nelle altre dimensioni. Se queste teorie fossero vere, potremmo pensare di produrre il gravitone nel'Lhc".

Sarebbe un traguardo "definitivo"? Macché: Se anche il gravitone saltasse fuori,saremmo solo a metà del lavoro. Le teorie di "supersimmetria" prevedono infatti che ad ogni bosone sia associato un fermione, e viceversa. La differenza tra le due classi è che per i primi lo spin (una grandezza quantistica che ha a che fare con la rotazione della particella attorno al proprio asse) è intero, per i secondi è frazionario. E' un bosone, oltre all' Higgs, anche il fotone. Sono invece fermioni l'elettrone, i quark, i neutrini. Secondo SUSY (l'abbreviazione di SUper SimmetrY usata dai fisici) alle particelle note sarebbero associati dei patner o "sparticelle" tutte da scoprire. 

Così,il supersimmetrico di un quark e uno squark di un neutrino uno sneutrino. Invece il supersimmetrico di un gluone sarebbe un gluino, e di un fotone un fotino. Ma finora nessuna (sparticella) è stata osservata sperimentalmente.

Il mondo intorno a noi conserva ancora molti segreti. Ma almeno sappiamo in quale direzione guardare.

Sintesi :dalla rivista n° 239 di Focus ( settembre 2012 dossier "Dopo il bosone" ) Immagine di testata (clicca qui) 1° immagine (clicca qui) 2° immagine (clicca qui) 3° immagine (clicca qui)