The goddam particle

Leon Lederman chiamava così il bosone di Higgs, ma su Science la particella che potrebbe scombinare il modello standard è il bosone W.

(Era anche il titolo che aveva scelto per il suo libro, ma l’editore glielo ha bocciato…)

Fonte. Al centro il divin bosone, accerchiato da altri bosoni, nell’emiciclo rosso i quark – qui chiamato bottom (sedere) invece di beauty (bellezza) – e in quello verde i leptoni.
Riassunto punt. prec.

Per 60 anni, il modello standard ha previsto in teoria l’esistenza di particelle poi effettivamente scoperte, le forze a loro associate e le loro interazioni. Ma ha parecchi buchi: mancano il bosone vettore della gravità, una forza mica da ridere nell’universo come al 4° piano, e le particelle della materia oscura che sarebbe circa l’85% della materia presente nell’universo.

E soffre di aggiustamenti poco “eleganti”.

Dieci anni fa il bosone di Higgs è comparso come una ciliegia sulla torta della teoria, deludendo quelli che speravano le desse una scrollata.

Sta scricchiolando lo stesso. L’anno scorso misure più precise del magnetismo dei muoni μ+ e μ− smentivano di nuovo le previsioni del modello. Poco dopo, la LHCb collaboration del CERN le smentivano per la metà dei leptoni: l’elettrone, il muone e il tau non hanno mica sempre le stesse identiche interazioni elettrodeboli.

Fine riassunto punt. prec.

Da quattro milioni di collisioni avvenute tra il 1984 e il 2011 nel rilevatore CDF II sull’acceleratore Tevatron, al Fermilab di Chicago diretto a lungo da Leon Lederman e rivale del CERN nella gara a chi trovava per primo il divin bosone, vittima di un topo che rosicchiava un cavo e faceva saltare la luce come all’LHC del CERN per colpa di un gabbiano e poi di un furetto…

Meglio se la smetto con le digressioni.

E’ saltato fuori che il bosone W, rilevato al CERN nel 1983, ha una massa molto/fortemente/significativamente superiore a quella che gli attribuisce il modello standard. E a quella misurata sperimentalmente finora, perfino in un milione di collisioni avvenute nel CDF II.

“Molto” si fa per dire. In realtà passa da un consenso attorno a 80.350 a 80.433,5 MeV. (La massa è espressa in megaelettronvolt/c2 per via dell’equivalenza massa-energia nell’equazione E=mc2.)

Allora perché tutta ‘st’agitazione? A mio avviso,

  1. i MeV sono stati misurati con un’affidabilità di 7 sigma, mica 3 o 4 come gli scricchiolii di prima;
  2. il bosone W è il vettore dell’interazione debole, che sarà pure debole ma è una delle tre forze nonché colonne portanti del modello;
  3. la sua massa è un “parametro”, ha un valore che dipende da parecchi valori già misurati tra cui la massa di altre particelle, per esempio quella dell’Higgs (stabilita con affidabilità 5 sigma, su, ancora sforzo…) e sorvolo sulle conseguenze per l’elettrone;
  4. ecc. o non la finisco più e del mio avviso non interessa niente a nessuno. Morale:
Tout se tient.

Se cede il W, rischia di venir giù l’edificio di teorie confluite nel modello standard. Ma c’è un’analisi in corso dei dati ottenuti con il CMS – un rilevatore dell’LHC – che uscirà l’anno prossimo. Non è detta l’ultima parola, scrivono Claudio Campagnari e Martijn Mulders nella loro recensione:

  • Because extraordinary claims require extraordinary evidence, quello della collaborazione richiederà ulteriori esperimenti che forniscano una conferma indipendente.

C’è anche un bell’articolo di Adrian Cho che sottolinea l’importanza della tecnica usata per la statistica, purtroppo non è in open access.

  • Forse ci vorranno anni per riconciliare le misure. Ma nel frattempo i fisici non resteranno senza un timone. Dal 1957, il Particle Data Group (PDG) del laboratorio nazionale Lawrence Berkeley tiene un compendio delle particelle e arbitra le dispute sulle loro proprietà misurate.

Il Pdg sta preparando il prossimo aggiornamento, detto “Una guida dell’universo per fisici“.

Stay tuned.

(O’s digest del venerdì nel prossimo post.)

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