Il bosone di Higgs, l’Universo e la nascita imperfetta delle cose

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 Fisica, amore mio: interesse e curiosità l’hanno resa popolare e i libri dei “moderni esploratori” capaci di comunicare scoperte e obiettivi, diventano spesso veri e propri best seller. Del resto la fisica cerca di rispondere a domande semplici quanto profonde: quelle che facevamo da bambini, sulle origini del mondo e sui misteri dell’esistenza: che cosa c’è in cielo, che cosa sono le stelle? Com’è nato e, soprattutto, come finirà l’universo.

Racconta tutto, e con passione, Guido Tonelli, uno dei protagonisti di questa nuova primavera scientifica e professore di fisica all’Università di Pisa, nel suo La nascita imperfetta delle cose (Rizzoli), in cui svela i segreti dell’universo e prevede che la nuova fisica cambierà il mondo. Tonelli è uno dei padri della scoperta del “bosone di Higgs” al Cern di Ginevra. “Il bosone non è una particella come le altre – spiega – gioca un ruolo speciale nella costituzione del mondo materiale che ci circonda”.

Ed è importante perché “da quando ha occupato ogni angolo del nostro universo ha rotto quella perfetta simmetria che caratterizzava i primi istanti di vita della creatura appena nata e da lì, da quella sottile imperfezione, è nato il tutto”.

Quanto all’eterno quesito dal dove veniamo e dove andiamo, Tonelli si dice sicuro che molto ormai conosciamo. E se, per la fine dell’Universo, ci sono due possibilità  molto diverse tra loro, che lui cita scientificamente ipotizzando o “un lento precipitare nel buio e nel freddo” oppure “una pirotecnica uscita di scena nel calore più infernale”, ben più difficoltoso è ricostruire la nascita di ogni cosa, il “sogno segreto di ogni fisico”. Ma, in proposito, si dice ottimista: grazie alla scoperta del bosone di Higgs, potremo capire quale ruolo ha giocato nei primi istanti, mentre le onde gravitazionali, emesse durante il bing bang potrebbero raccontare il resto. “La sfida è aperta”, assicura Tonelli anche se ” non so quanto tempo ci vorrà per vincerla.”

Creare materia con lo scontro di fotoni

La fisica è diventata popolare, può davvero rispondere alle grandi domande su noi e sul mondo che ci circonda?
La bellezza del nostro mestiere è proprio questa. La fisica cerca risposte a domande che sono dentro ciascuno di noi. Sono le domande che ci facciamo tutti quando siamo bambini. Quelle stesse che mi ha rivolto la mia nipotina, Elena, una sera d’estate, quando aveva quattro anni e guardavamo insieme un cielo pieno di stelle: “Cosa sono tutte queste lucine e da dove vengono?”. Sono domande che, da adulti, travolti dalle incombenze della vita quotidiana, mettiamo da parte. Ma rimangono lì, nella parte più nascosta del nostro animo, perché sono le stesse che si è fatta l’umanità fin dalle epoche più lontane. Gli interrogativi da cui sono nati i primi tentativi di costruire una visione del mondo. Quelli che hanno dato origine, oltre che alla scienza, alla filosofia, alla religione, all’arte. Mi capita spesso di rivedere questa luce riaccendersi negli occhi dei miei interlocutori, quando scoprono che la fisica non è quella disciplina fredda e distante che molti paventano. Allora si comincia a capire l’ emozione di esplorare un territorio completamente sconosciuto e il tuffo al cuore che si prova quando si ha la fortuna di scoprire una nuova particella che da decenni era sfuggita a tutte le ricerche. Eccoci qua, una pattuglia di moderni esploratori, spinti dalla stessa innata curiosità che ha portato un manipolo di strane scimmie ad abbandonare la gola di Olduvai per cercare cosa c’era dietro quelle colline, oltre la savana. La fisica parla di tutto questo, e parla a tutti noi.

Lei è uno dei padri della scoperta del Bosone di Higgs, può spiegarne in breve l’importanza?
Il bosone di Higgs non è una particella come le altre. Gioca un ruolo speciale nella costituzione del mondo materiale che ci circonda. Da quando ha occupato ogni angolo del nostro universo ha rotto quella perfetta simmetria che caratterizzava i primi istanti di vita della creatura appena nata e da lì, da quella sottile imperfezione, è nato il tutto. Le particelle elementari che, prive di massa, correvano caoticamente alla velocità della luce, si sono differenziate sotto l’azione del campo di Higgs, alcune hanno acquistato una massa, altre ne sono rimaste prive; gli elettroni, sono diventati molto leggeri, e si sono aggregati negli atomi a formare la materia, altre particelle sono diventate pesanti e instabili e sono sparite ben presto dalla materia ordinaria. Lì, in quel preciso istante, quando è appena passato un centesimo di miliardesimo di secondo dal big-bang, è successo qualcosa che ha già segnato il destino di tutto nei miliardi di anni a venire. È una scoperta quindi destinata a rivoluzionare la nostra visione del mondo, le cui conseguenze saranno più chiare, forse, fra qualche decennio.

Lei è impegnato in una grande avventura. Crede davvero che ci sarà un giorno nel quale potremo sapere come andrà a finire la storia dell’universo?
Sappiamo già molto sul destino del nostro universo. In breve ci sono due possibilità. Sappiamo che una forma ancora sconosciuta di energia sta spingendo tutto lontano da tutto a velocità crescente. Se non avverranno fatti nuovi, il nostro universo diventerà sempre più freddo e sempre più buio fino a quando non ci sarà più energia a sufficienza per sostenere forme di vita simili a quelle che conosciamo. Se nel frattempo non ci saremo estinti per causa nostra, o per una qualche catastrofe cosmica, non resta che prepararci a questo epilogo triste, che trovo piuttosto deprimente. L’altra alternativa è molto più spettacolare. Il vuoto elettrodebole, questa sottilissima impalcatura con cui il bosone di Higgs sorregge e tiene in ordine il nostro universo materiale, potrebbe rompersi di colpo. Un’immane catastrofe in una galassia lontana potrebbe lacerare il campo di Higgs. Il crollo locale si propagherebbe ovunque e l’ universo intero precipiterebbe verso un nuovo equilibrio. Ritornerebbe a quella perfetta simmetria delle origini, ma tutto si dissolverebbe in una bolla di pura energia. Due alternative quindi molto diverse fra loro: un lento precipitare nel buio e nel freddo o una pirotecnica uscita di scena nel calore più infernale. Conosciamo meno invece dei primissimi istanti di vita. Come è nato tutto questo? Che cosa ha scatenato quella crescita esponenziale che ha trasformato una minuscola fluttuazione del vuoto in un universo materiale gigantesco? Ricostruire in tutti dettagli quei primissimi istanti di vita è il sogno segreto di ogni fisico. La novità è che oggi abbiamo a disposizione due strumenti nuovi: il bosone di Higgs e le onde gravitazionali. Il primo ci aiuterà a studiare quei meccanismi cruciali a partire dall’ infinitamente piccolo. Producendo centinaia di milioni di bosoni di Higgs capiremo prima o poi se è stato lui a giocare un ruolo cruciale nella crescita spaventosa dei primi istanti. Con l’altro esploreremo l’infinitamente grande alla ricerca dei debolissimi segnali prodotti dalle onde gravitazionali primordiali, quelle emesse durante il big-bang. Chi riuscisse a registrarli potrebbe ascoltare, per la prima volta, il racconto della nostra nascita e ricostruirla in tutti quei dettagli che ancora ci sfuggono. La sfida è aperta e non so quanto tempo ci vorrà per vincerla. Ma sono certo che a farlo sarà una nuova generazione di scienziati, ragazzi e ragazze con la mente agile e curiosa, che inventeranno nuove teorie e nuovi strumenti per verificarle. A loro il mio libro è dedicato.

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