Con Higgs il Modello Standard è a posto. O no?

Nel post precedente ho riassunto i risultati presentati a dicembre dagli scienziati al lavoro all’LHC, concludendo che bisognerà ancora attendere diversi mesi per averne prove più certe, ma che è probabile che l’elusivo bosone di Higgs sia finalmente stato trovato.  Se è così, la massa della nuova particella sarebbe intorno ai 124-125 GeV.

A questo punto, vale la pena ricordare che il bosone di Higgs è l’ultima particella prevista dal cosiddetto Modello Standard che non sia ancora stata trovata. Verrebbe quindi da pensare che con la sua scoperta (imminente, se le cose stanno come molti si aspettano) si chiuda un’epoca nella ricerca della Fisica fondamentale, e in un certo senso è così. Inoltre, mentre molti fisici credono che esistano altre particelle oltre a quelle previste dal Modello Standard, in particolare quelle previste dalle Teorie Supersimmetriche (tra cui quelle delle Stringhe supersimmetriche, o Superstringhe), finora non ne è stata trovata nessuna.
Insomma, non solo trovare il bosone di Higgs sembrerebbe la conferma finale del Modello Standard, ma ci troveremmo in un certo senso in una situazione potenzialmente “definitiva”, in cui tutte le particelle esistenti siano state trovate e le teorie che ne prevedono altre siano potenzialmente sbagliate a meno di prova contraria. La Fisica delle Particelle Elementari, come si chiamava qualche anno fa (ora si preferisce dire Fisica delle Alte Energie), sarebbe “finita”.

Inutile dire che di queste affermazioni occorre sempre diffidare. Non solo perché c’è un limite naturale alla validità del Modello Standard, ed è il fatto che esso non integra la Gravitazione con le altre forze fondamentali, e quindi è destinato a non “funzionare” alle altissime energie a cui la Gravitazione e le altre forze dovrebbero convergere (nella scala della cosiddetta Energia di Planck).
Non solo per questo, dicevo, ma perché la Fisica nasconde spesso qualche sorpresa.

Infatti, è vero che il Modello Standard prevede l’esistenza del bosone di Higgs, anzi ne ha bisogno per avere un meccanismo per assegnare massa a tutte le altre particelle, e questa massa deriva proprio dall’interazione di ciascuna particella con il campo di Higgs. Tuttavia, la presenza di Higgs comporta un’altra interazione: quella del bosone di Higgs con se stesso. Il risultato è che a seconda della massa del bosone di Higgs il Modello Standard potrebbe prevedere “imbarazzanti”, come un’ “esplosione” se la massa di Higgs fosse troppo grande (l’auto-interazione non convergerebbe) o, se la massa di Higgs fosse troppo bassa, come la presenza di uno stato di “minima energia” che non coinciderebbe con l’ordinario “vuoto” previsto dalla teoria standard che sarebbe soltanto un minimo locale dell’energia. Per essere più chiaro (per chi è più bravo di me, tutta la storia si trova in questo paper), è come se noi fossimo una pallina nella “buca” di sinistra del diagramma qui sotto, preso dalla voce su Wikipedia relativa al “falso vuoto”.

Il vuoto “ordinario” sarebbe un “falso” minimo di energia, uno stato solo parzialmente stabile. A seconda della massa di Higgs, questo stato avrebbe una durata media più o meno lunga, dopo di che “cadrebbe” verso il vero stato di energia minima (3), con spiacevoli implicazioni per il nostro benessere. Ma è chiaro che una previsione di questo tipo può semplicemente significare che il Modello Standard non è del tutto corretto, e che c’è qualcos’altro che spiega perché le cose non stanno così.

Ebbene, una massa di Higgs intorno ai 125 GeV escluderebbe lo scenario “esplosivo”, ma non quello del “falso vuoto”, e potrebbe quindi far rientrare in gioco altre teorie come quelle supersimmetriche: bisogna aspettare di avere una misura sufficientemente esatta. The jury is still out, insomma.

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