07/09/2012 - Lavagne. Problemi di scienza all'aria aperta

CINQUE SIGMA

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Cinque deviazioni standard: il segnale del bosone di Higgs ha dovuto raggiungere questo livello perché una scoperta potesse essere annunciata. Ma cosa significa? Quest'anno le "lavagne" si fanno in tre: alle originali spiegazioni di problemi scientifici per sola voce e lavagna, si aggiungono le doppie serate musicali di scrittura e ascolto e il minimo vocabolario economico per comprendere la crisi.

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Il bosone di Higgs, la particella che i fisici sperimentali hanno cercato per 40 anni prima di annunciarne l'individuazione lo scorso luglio, non smette di incuriosire il grande pubblico. La scoperta, che potrebbe rivoluzionare il nostro modo di concepire la realtà, è stata presentata ai media con grande risonanza, ma l'estrema tecnicità delle informazioni trasmesse rende ancora difficile ai più la comprensione di cosa sia questa particella e di come e perché sia stata tanto affannosamente inseguita dagli scienziati di tutto il mondo. Gli esperimenti sono stati condotti al CERN grazie all'acceleratore di particelle LHC, una galleria anulare costruita nel sottosuolo tra la Svizzera e la Francia (un capolavoro di ingegneria considerato la più complessa realizzazione dell'essere umano): all'interno di questo condotto i protoni vengono accelerati per generare delle collisioni ed analizzare i prodotti del decadimento. È come cercare di scoprire cosa ci sia in un motore facendo scontrare frontalmente due auto lanciate a tutta velocità. Per ottenere dei risultati di qualche valore, è necessario effettuare un numero estremamente elevato di rilevamenti e raccogliere milioni di dati, perché ogni scontro tra particelle produce risultati lievemente diversi: come per uno scontro tra due auto, entrano in gioco numerose variabili e se si stanno cercando, per esempio, tracce dell'esistenza della coppa dell'olio, si dovranno distruggere diverse auto prima di trovare dati significativi. Nelle collisioni tra particelle funziona più o meno così: si rilevano i dati, nello specifico la massa delle particelle risultate dal decadimento, e si riportano su un istogramma. In certe collisioni può capitare che la massa della maggior parte delle particelle rientri nella media e che certe invece marchino un picco intorno al valore di 125-126 GeV (l'unità di misura della massa delle particelle elementari). Siccome il valore corrisponde a quello che ci si aspetta dal bosone di Higgs, potrebbe essere un indizio della presenza della particella incriminata. Tuttavia, in statistica entra una certa misura, una deviazione dalla media che non è considerata significativa (la cosiddetta deviazione standard), indicata con la lettera greca sigma e calcolabile tramite l'equazione di Poisson. Chiaramente, più dati si raccolgono, più si restringerà la probabilità che i dati anomali siano dovuti a fluttuazioni statistiche e si rafforzerà dunque l'ipotesi di aver trovato il bosone di Higgs. Purtroppo i fisici sono scettici, adottano la convenzione che la deviazione standard debba essere confermata cinque volte prima di poter cantare vittoria. Se i dati raccolti confermano per cinque volte la deviazione, significa che si è riscontrato il 99,99995 % di possibilità che essi confermino davvero l'ipotesi. Questo è il motivo per cui i ricercatori del CERN hanno aspettato tanto tempo prima di comunicare i risultati dei loro esperimenti e, nonostante tutto, il 4 luglio scorso, giorno dell'annuncio alla comunità scientifica, si ripromettevano ancora di raccogliere 'more data' nei mesi e negli anni a venire, per confermare ulteriormente la scoperta.

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