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Le linee guida per risolvere i misteri della fisica fondamentale

Alla scorsa conferenza tenutasi presso l’Università del Minnesota, tra la fine di Luglio e i primi di Agosto, durante il Snowmass Community Summer Study, quasi 700 fisici delle particelle provenienti da circa un centinaio di università hanno raggiunto una serie di conclusioni allo scopo di svelare durante i prossimi venti anni i segreti più nascosti della materia, dell’energia, dello spazio e del tempo.

Senza alcun dubbio, negli ultimi due anni gli scienziati hanno fatto passi da gigante verso la comprensione delle leggi della natura. La scoperta del nuovo bosone scalare, annunciato il 4 Luglio 2012 dai fisici del CERN (post), ha posto ‘fine’ ad una lunga ricerca durata diversi decenni e nuovi indizi sono emersi sul comportamento bizzarro di alcune particelle chiamate neutrini (neutrini). Nonostante questi successi, in realtà rimangono ancora alcune domande aperte: ad esempio, le proprietà fondamentali dei neutrini non sono completamente comprese; materia scura ed energia scura, che costituiscono insieme il 95% del contenuto materia-energia dell’Universo, rappresentano gli enigmi più profondi della cosmologia moderna (vedasi Enigmi Astrofisici). Gli scienziati che hanno partecipato quest’anno al congresso Snowmass Community Summer Study hanno definito una serie di linee guida allo scopo di identificare e cercare di risolvere i temi più importanti della fisica delle particelle.

Ecco qui di seguito una serie di domande a cui occorrerà dare una risposta:

1. Il bosone di Higgs non è una particella come le altre. Perché è così differente? Ce ne sono altri?

2. I neutrini sono particelle elusive e molto leggere e che possono modificare la loro identità man manco che si propagano. In che modo possono essere spiegati nell’ambito del quadro generale?

3. Le particelle note costituiscono 1/6 di tutta la material presente nell’Universo. Il resto viene chiamato materia scura. Ma che cos’è? Possiamo rivelare queste particelle in laboratorio? Ci sono, forse, alter particelle che non sono state ancora scoperte?

4. Conosciamo quattro interazioni fondamentali. Si tratta di quattro manifestazioni diverse di una singola forza? Esistono altre forze in natura?

5. Esistono nuove dimensioni ‘nascoste’ dello spazio e del tempo?

6. Materia e antimateria vennero prodotte in seguito al Big Bang. Come mai il nostro Universo è fatto sostanzialmente di materia?

7. Perché l’espansione dell’Universo sta accelerando?

Oggi, nonostante esistano numerose idee nel campo della fisica delle particelle, c’è ancora molto da esplorare e la nostra comprensione dell’Universo si limita solamente ad una frazione inferiore al 5% rispetto al contenuto totale materia-energia. La domanda è: che cos’è tutto il resto? Insomma, per i prossimi venti anni l’obiettivo dei fisici sarà quello di realizzare esperimenti di nuova generazione in modo da espandere sempre di più le nostre conoscenze sulla natura dello spazio e del tempo e tentare così di risolvere alcuni misteri della fisica fondamentale.