Il Bosone da Nobel – Ma di cosa si tratta esattamente?

Della ‘Particella di Dio‘ si parla dal 1964. E’ quello l’anno in cui, in maniera indipendente, i fisici Peter Higgs, Francois Englert e Robert Brout lavorarono sulla teoria del bosone che conferisce la massa alle altre particelle. Questo studio sui primi mattoni dell’Universo è valso il premio Nobel per la Fisica 2013, assegnato dall’Accademia di Svezia a Higgs e Englert (il terzo fisico, Brout, è morto nel 2011). L’esistenza del bosone, universalmente conosciuto come ‘bosone di Higgs’, è stata confermata sperimentalmente lo scorso anno grazie agli esperimenti ATLAS e CMS del CERN di Ginevra. Ma di cosa si tratta esattamente?

– IN CINA IL MONDO PERDUTO IN UNA GROTTA
– FILO DIRETTO PARMITANO-CARROZZA
– IL FUTURO E’ DEI ROBOT-LEGO
– POLVERI SOTTILI, ATTENTI AL CUORE
– MOON WATCH, OCCHIO AL SATELLITE

In un passato molto lontano, circa 15 miliardi di anni fa, la massa non esisteva. Lo spazio-tempo, al momento del Big bang che segnò il momento di origine all’universo, era pervaso da minuscole particelle di energia che si muovevano alla velocità della luce. Grazie a un leggero abbassamento della temperatura ebbe inizio l’espansione dell’Universo, da cui si generò un campo di energia a cui viene dato il nome di ‘campo di Higgs’. Alcune particelle riuscirono ad attraversarlo, altre invece ebbero delle difficoltà. Si trascinavano a fatica come se non avessero più energia. Questo avvenne perché l’energia era stata riconvertita in massa. I fisici quantistici immaginano che il campo di Higgs sia fatto da piccolissime particelle che trasmettono l’effetto del campo. Queste particelle sono i bosoni. Il campo di Higgs non e’ immobile, ma presenta fluttuazioni che vengono provocate dai bosoni stessi, i quali compaiono e scompaiono. Il risultato e’ un mare in ebollizione di particelle che si spintonano a vicenda. Quando un elettrone, per esempio, entra nel campo, attraversa con facilita’ il mare di bosoni di Higgs. Altre particelle, invece, vengono rallentate maggiormente dai bosoni e, rallentando, convertono molta della propria energia in massa. Piu’ le particelle vengono rallentate dal campo di Higgs, piu’ la loro energia viene condensata in una forma super-concentrata, cioè la massa. Il bosone di Higgs spiega quindi come mai tutte le particelle elementari che compongono la materia abbiano una massa e interagiscono formando la materia, anziche’ schizzare via alla velocita’ della luce. 

Le combinazioni più complesse che vennero così generate sono quelle che poi hanno portato alla formazione dell’Universo come lo conosciamo oggi . Nelle motivazioni fornite dall’Accademia Reale delle Scienze di Svezia per l’assegnazione del Nobel si legge: "La teoria premiata è una parte centrale del Modello Standard della fisica delle particelle, che descrive la materia di cui è costruito il mondo. In base al Modello Standard tutto, dai fiori alle persone alle stelle ai pianeti, è costituito di pochi mattoncini: le particelle di materia". Una menzione è stata poi dedicata allo straordinario lavoro del Cern di Ginevra, che, nel 2012, ha dimostrato l’esistenza della particella grazie allo strumento Lhc, Large Hadron Collider, il quale viene definito "probabilmente la più grande e complessa macchina mai costruita dall’essere umano". L’Lhc è un acceleratore che si sviluppa in un tunnel sotterraneo lungo 27 chilometri e che, attualmente, è spento per consentire il rafforzamento dei dispositivi di sicurezza. 

I fisici che hanno compiuto la scoperta all’epoca erano guidati da due italiani, Guido Tonelli e Fabiola Gianotti dell’Istituto nazionale di fisica nucleare. Erano a capo di due gruppi di ricerca, che, come si legge nelle motivazioni dell’Accademia, erano composti "ognuno di circa 3 mila scienziati" e "hanno gestito l’estrazione della particella Higgs dai milioni di particelle in collisione".

IN CINA IL MONDO PERDUTO IN UNA GROTTA
L’area si estende per 51.000 metri quadrati, è ricoperta di vegetazione ed ospita corsi d’acqua. Ci sono le nuvole e la nebbia. Ma niente di tutto questo è in superficie. In Cina alcuni esploratori hanno scovato l’ingresso nascosto di una grotta, la Wang Er Dong, al cui interno c’è una sorta di mondo parallelo. Il primo ad avere accesso alla grotta attraverso corridoi mai esplorati prima è stato il fotografo e speleologo Robbie Shone, che ha scattato spettacolari immagini all’interno.

FILO DIRETTO PARMITANO-CARROZZA
La ricerca è il futuro. A dirlo è l’astronauta italiano Luca Parmitano, che, dalla Stazione spaziale internazionale, si è collegato con il ministro dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca Maria Chiara Carrozza. Insieme a lei, gli studenti del Convitto nazionale, il presidente dell’Asi Enrico Saggese e Franco Ongaro dell’ Esa. La fisica, l’ingegneria aerospaziale, le scienze, hanno prodotto avanzamenti e formato persone valide, ma "il mondo della ricerca italiana è stremato", commenta Carrozza. La politica "deve dimostare che crede in tutto questo". Le sfide, come quella della passeggiata spaziale di Parmitano, sono fondamentali. Per costruirle, però, servono investimenti, ricorda il ministro. Se non ci fossero, l’Italia si troverebbe "fuori dal mondo scientificio, tecnologico e industriale", conclude.

IL FUTURO E’ DEI ROBOT-LEGO
Anche i robot potrebbero diventare componibili. Il progetto è del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory del Mit, che ne ha già realizzato un prototipo. Si tratta di una serie di cubi con all’interno un volano che può raggiungere la velocità di 20mila rotazioni al minuto. Sulle facce e gli spigoli hanno magneti permanenti con i quali posso aderire gli uni agli altri. Si chiamano M-Blocks e hanno la capacità di saltare, rotolare e comporre forme complesse. Tra gli usi possibili dei cubetti ci sono la riparazione di ponti o edifici durante le emergenze, o la costruzione di impalcature. Non solo. Gli M-Blocks potrebbero essere in grado anche di raggiungere ambienti ostili e inaccessibili agli esseri umani e assemblarsi in modo da fornire così un passaggio.

POLVERI SOTTILI, ATTENTI AL CUORE 
L’inquinamento dell’aria aumenta il numero di attacchi cardiaci. C’è una "significativa associazione tra i livelli di Pm10 e i ricoveri per eventi cardiovascolari acuti" con "un aumento del 3% dei ricoveri per ogni aumento di 10 microgrammi di Pm10". Lo stabilisce una ricerca della cardiologa Savina Nodari, professore associato dell’università di Brescia. L’Unione europea ha fissato un limite di sicurezza per le Pm10 di 50 microgrammi per metro cubo, ma l’effetto negativo del particolato sottile potrebbe manifestarsi a livelli inferiori a questa soglia, sostiene la studiosa. I ricercatori segnalano poi che le persone più anziane, con più di 65 anni, e gli uomini, sono particolarmente suscettibili di subire aritmie, fibrillazione atriale o sindromi coronariche acute al crescere dei livelli di inquinamento.

MOON WATCH, OCCHIO AL SATELLITE
Il 12 ottobre la Luna sarà un’osservata speciale. La notte di sabato è infatti dedicata a lei. L’istituto nazionale di Astrofisica, in collaborazione con la NASA e con il supporto dell’Unione Astrofili Italiani e il finanziamento del Miur organizza la Notte della Luna 2013, in cui osservare insieme, con un telescopio o un binocolo, il nostro satellite. Tutti possono partecipare o organizzare la serata con gli occhi al cielo. Da Padova a Palermo, passando per Roma, Bologna e altre sedi, si può guardare la luna con la guida degli esperti o partecipare a un Moon watch Party. Per informazioni potete consultare il sito dell’Inaf.