08/09/2012 - Lavagne. Problemi di scienza all'aria aperta

ROTTURA DI SIMMETRIA E CAMPO DI HIGGS

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Le simmetrie in natura si trovano ovunque, ma assumono forme molto diverse. Nel caso del bosone di Higgs siamo di fronte al fenomeno della rottura spontanea di una simmetria locale. Cosa vuol dire? 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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Può sembrare fuori luogo affermare che lo scienziato non ha motivazioni molto dissimili da quelle dell'artista, eppure, guardando la questione sotto una certa luce, è così. Entrambi osservano il reale alla ricerca di un'armonia, una bellezza, che può restare celata ad un occhio superficiale. «Il libro della natura è scritto in lingua matematica», scriveva Galilei, ed il fisico è costantemente impegnato a codificarlo, a riconoscere, sotto un'apparenza congusa e caotica, le leggi che ne regolano l'andamento. Gian Francesco Giudice, fisico teorico, ci spiega in che modo il Modello Standard sia riuscito nell'impresa di spiegare le forze conosciute in termini di simmetria. Di nuovo, la pedana di piazza Mantegna, davanti alla splendida facciata della chiesa di Sant'Andrea, si fa teatro di un volo immaginativo che va dall'infinitamente piccolo all'infinitamente grande. Per simmetria, in meccanica quantistica, si intende l'invarianza di un sistema sotto una certa manipolazione, la capacità che esso ha di mantenere le proprietà che lo caratterizzano anche in seguito a determinate modificazioni. A livello subatomico i tipi di simmetria possibili sono innumerevoli (molti di più di quelli che è possibile individuare operando nelle dimensioni della nostra percezioni spaziotemporale) e ad ognuno corrisponde la proprietà di un corpo, tanto che, conoscendo il tipo di simmetria di cui un corpo è dotato, se ne possono dedurre le proprietà. Ora, si dà il caso che, se le forze sono dovute appunto ad una simmetria, la massa non risulta esserne provvista: è la rottura della simmetria che sembra essere l'unica crepa nell'imponente impalcatura del Modello Standard, che per il resto fila liscio come l'olio. A stuccare questa crepa e far quadrare i conti interviene il meccanismo di Higgs, che spiega la massa in quanto manifestazione di un'interazione di tutte le particelle con un campo che permea l'intero universo, detto campo di Higgs. Essendovi completamente immersi, noi non riusciamo a estraniarci concettualmente dall'azione di questo campo e dalla forza che esso genera, leggendone gli effetti come una rottua della simmetria che regola invece tutte le altre forze (osservabili in modo circoscritto, dall'esterno). È insomma solo un difetto di prospettiva che ci fa vedere il meccanismo di Higgs come una nota stonata nell'immensa sinfonia della natura, a tal punto che esso è stato definito la toilette del Modello Standard: qualcosa di necessario ma di cui in genere non si va tanto fieri. In effetti questi fisici, abituati a leggere l'universo in termini di perfezione matematica, sembrano particolarmente sensibili ai criteri estetici: la teoria della relatività generale, quando Einstein la formulò, non godeva di grandi supporti sperimentali, eppure fu accolta in modo rapido ed entusiasta perché, fondamentalmente, era bella. Al contrario, il Modello Standard, proprio a causa di questo neo, ha fatto a lungo storcere il naso ai teorici, i quali ad ogni conferma sperimentale del modello sembravano quasi delusi di doverlo davvero accettare come valido. La definitiva individuazione del bosone di Higgs, la particella che veicola la forza generata dall'omonimo campo, non lascia più dubbi che questa toilette, per quanto puzzolente, ce la dobbiamo tenere.

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