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In attesa della nuova avventura di LHC

Nella fisica delle particelle, si sa, l’obiettivo principale è quello di studiare la struttura della materia. Il Large Hadron Collider (LHC) è proprio lo strumento più adatto, e più avanzato, che ci permette di fare questo: esplorare le proprietà delle particelle elementari e le interazioni fondamentali, che rappresentano insieme lo scheletro della materia al livello più fondamentale. Al momento, LHC è in attesa di essere ripristinato per il Run 2 a partire dalla metà del prossimo mese di Marzo. Dato il successo ottenuto a seguito della scoperta del bosone di Higgs (post), i fisici si chiedono se abbiamo ancora bisogno di sapere altro. La risposta è: assolutamente sì!

Durante il primo run, uno degli obiettivi era quello di confermare quanto fosse eccezionale la nostra teoria delle particelle subatomiche e cioè il modello standard. Le misure ricavate dagli esperimenti di LHC hanno di fatto confermato in ogni fase il modello. Ancora meglio, due esperimenti (ATLAS e CMS) hanno trovato il bosone di Higgs, previsto dalla teoria e mai osservato. Ma non tutto è così semplice. Nonostante la teoria sia stata ripetutamente verificata varie volte, con l’acquisizione sempre maggiore di nuovi dati i fisici si sono trovati di fronte all’evidenza che non è proprio così: non abbiamo ancora l’ultima parola. Il modello standard non spiega alcune caratteristiche fondamentali dell’Universo, la natura della materia scura, l’assenza di antimateria e persino il comportamento della gravità su scale subatomiche dove inizia il regno delle regole quantistiche. In più, non sappiamo ancora molto della particella di Higgs, tranne per il fatto che “assomiglia” alle nostre aspettative, sebbene la sua vera natura potrebbe essere più esotica. Queste osservazioni ci fanno sospettare che ci deve essere una descrizione migliore, ancora più estesa e fondamentale, dell’Universo. Ma il fatto è che non lo sappiamo. Esistono centinaia di idee che vanno da semplici estensioni del modello standard a delle bizzarrie francamente stravaganti. Certamente, possiamo smentire la teoria se saremo in grado di fare solo una misura che non sia in accordo con il modello. Ma finora, ciò non è successo. Questo è il motivo per cui i fisici sono pronti a verificare i nuovi dati di LHC con il prossimo run perché è proprio in questo modo che procede la nostra comprensione dell’Universo.

Quest’anno, dunque, riparte una nuova avventura di LHC. Nel corso del periodo di manutenzione, l’acceleratore è stato controllato a fondo e ottimizzato al punto che sembra quasi un nuovo collisore. Più di un milione di ore lavorative sono state spese per operare il più vicino possibile al nuovo design e alle richieste di energia e potenza dei prossimi esperimenti. Un tale incremento di energia, doppia rispetto al Run 1, si spera sveli una sorta di nuovo universo subatomico, ricco di dettagli che non sono mai stati osservati prima. Si tratta di una sorta di “viaggio di Colombo” verso l’esplorazione di un nuovo mondo senza l’uso di alcuna mappa. Non sappiamo quali strane caratteristiche troveremo ma considereremo tutto quello che c’è da guardare, da studiare e lo scopriremo, i fisici di questo sono convinti.  Insomma, è davvero una avventura scientifica.

Diversamente dalla fase iniziale, quando eravamo ragionevolmente sicuri che avremmo osservato il bosone di Higgs oppure che avremmo trovato qualche falla nel modello standard, ora non c’è un vera e propria linea da seguire per questa nuova avventura di LHC. I fisici hanno bisogno di verificare ogni parte del modello a più alte energie per trovare, possibilmente, delle discrepanze nella teoria e per vedere se esistono nuove, inattese particelle di cui ignoriamo l’esistenza. Insomma, tutto è pronto e qualunque cosa ci sarà là fuori, vogliamo trovarla. Abbiamo ancora tante domande aperte sull’Universo e tanto in sospeso che non possiamo pensare di fermarci proprio adesso.

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