Elementare, Higgs? Quattro italiani dicono no

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Pubblicata sul Journal of High Energy Physics, la nuova teoria per la quale il bosone di Higgs non sarebbe una particella elementare, ma un insieme di particelle tenute insieme da una nuova forza, è firmata da Francesco Sannino, Alessandro Strumia, Andrea Tesi ed Elena Vigiani, che abbiamo intervistato.

Lo studio, pubblicato sul Journal of High Energy Physic, è tutto italiano, anche se gli autori sono sparsi qua e là per il mondo. E quella che propone è una nuova forza, tutta da verificare, che ci costringerebbe a rispensare ciò che sappiamo sul bosone di Higgs, la mitica “particella di Dio” la cui esistenza è stata dimostrata sperimentalmente al Cern nel 2012. Secondo la nuova teoria, il bosone di Higgs non sarebbe un bosone elementare ma un insieme di particelle più fondamentali tenute insieme da una nuova forza.

A firmare l’articolo sono quattro fisici teorici:Francesco Sannino della University of Southern Denmark, Alessandro Strumiadel Cern, Andrea Tesi dell’Enrico Fermi Institute di Chicago ed Elena Vigiani del dipartimento di fisica dell’università di Pisa e dell’INFN. Ed è proprio Vigiani che Media INAF ha raggiunto per un’intervista.

Qual è l’ipotesi della vostra ricerca?

«L’ipotesi di base è che il bosone di Higgs non sia una particella elementare, ma fatto di particelle più fondamentali tenute insieme da una nuova forza. L’idea di un bosone di Higgs composto non è certo nuova. La differenza rispetto ai vecchi modelli è che la nostra teoria forte è costituita da due tipi di particelle fondamentali, Fermioni (F) e Scalari (S), mentre le teorie fondamentali di Higgs composto finora esplorate prendevano in considerazione solo fermioni fondamentali.

L’introduzione di scalari fondamentali pone problemi teorici non da poco, ma in un certo senso sembra inevitabile, in quanto tutte le teorie fondamentali di Higgs composto si riducono in ultima analisi a uno scenario simile al nostro. Nel nostro modello, l’Higgs è costituito da due fermioni (FF) e con le particelle fatte da un fermione e uno scalare (FS) possiamo dare massa a tutte le particelle fondamentali che conosciamo. Tra le varie altre particelle composte predette dal modello, ci aspettiamo anche stati legati di scalari (SS)».

Gli altri tre autori dello studio. Dall'alto: Alessandro Strumia, Francesco Sannino e Andrea Tesi
Gli altri tre autori dello studio. Dall’alto: Alessandro Strumia, Francesco Sannino e Andrea Tesi

Per confermare le vostre teorie ci sarebbe bisogno di nuovi acceleratori. Che potenza dovrebbero avere? È possibile fare questi esperimenti al CERN o si dovrebbe pensare ad acceleratori di nuova e diversa generazione?

«Come tutte le teorie di Higgs composto, anche la nostra prevede la presenza di particelle composte e in linea di principio anche LHC potrebbe scoprire le particelle più leggere. Altrimenti possiamo aspettarci indicazioni di cedimento del Modello Standard (che attualmente descrive le particelle che conosciamo e le loro interazioni) in maniera indiretta da altre misure di precisione. Nuovi acceleratori sono sicuramente i benvenuti e potranno confermare o escludere le nuove teorie fondamentali in modo definitivo.»

A quali livelli energetici apparterrebbero queste nuove particelle… insomma, quanta energia serve per trovarle?

«Ci aspettiamo particelle composte alla scala del TeV o decine di TeVs. Per intendersi, gli scontri tra particelle che avvengono a LHC raggiungono l’energia di 13 TeVs.»

 Una volta individuate, queste nuove particelle quali informazioni aggiungerebbero alle teorie già note? Cambierebbe qualcosa della fisica che conosciamo? Darebbero risposte a vecchi interrogativi o aprirebbero nuovi scenari?

«Poiché le nuove teorie hanno l’ambizione di dare massa a tutte le particelle note, e in principio anche ai neutrini, ci aspettiamo conseguenze in diversi settori, dalla fisica dei neutrini alla fisica di LHC, e in particolare alla fisica del sapore esplorata, per esempio, da LHCb. Ci aspettiamo inoltre che teorie fondamentali come quella da noi considerata possano fornire nuove soluzioni a problemi aperti come l’asimmetria materia-anti materia, la materia oscura, eccetera».

Che tempi prevedete per la verifica della vostra intuizione?

«Questo dipende dalla massa dei nuovi stati e dal futuro della ricerca agli acceleratori, ma evidenze di deviazioni dal Modello Standard potrebbero arrivare già nei prossimi anni».

Un’ultima domanda: che nome proporreste per queste particelle? Dopo la particella di Dio, come vorreste che le chiamassimo? Particelle degli angeli può andare?

«Meglio mettere la religione da parte, anche il termine particella di Dio non è utilizzato né certamente amato dagli scienziati».

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