CERN: si riparte verso nuove clamorose scoperte (o no?)

Evento LHC a 13 TeV

[Nota: i primi importanti risultati del ciclo di esperimenti di cui parliamo qui sono discussi in un successivo post che vi invitiamo a leggere]

Tutti a bordo: al CERN si riparte. L’immagine che vedete qui sopra raffigura uno dei primi “eventi” registrati al CERN di Ginevra dopo il potenziamento cui è stato sottoposto il Large Hadron Collider (LHC), che è l’acceleratore di particelle che ha consentito la scoperta del bosone di Higgs, e che ora opera a un’energia complessiva di 13 TeV, quasi raddoppiata rispetto ai 7 TeV disponibili precedentemente.

I fisici di tutto il mondo attendono con emozione i risultati degli esperimenti a queste energie mai raggiunte prima, con l’aspettativa di scoprire qualcosa di radicalmente nuovo e tale da imprimere una nuova direzione alla Fisica fondamentale. E se invece…?

Ricapitoliamo innanzitutto un paio di punti: negli ultimi anni, grazie al CERN ma non solo, gli scienziati hanno colmato alcune lacune ben note, osservando finalmente il Bosone di Higgs e le Onde Gravitazionali, e completando così con successo la verifica sperimentale di quello che è chiamato il Modello Standard della Fisica. Oggi possiamo dire che tutte le previsioni di questo modello sono state confermate, e che grazie a esso siamo in grado di comprendere e spiegare praticamente tutto ciò che osserviamo nell’Universo.

Questo significa che in un certo senso qualsiasi cosa di nuovo sarà scoperto da ora in poi sarà qualcosa che non rientra nell’attuale modello della Fisica, e che aprirebbe quindi nuove prospettive più che confermare teorie già affermate. Quali scoperte ancora possiamo dunque attenderci dai prossimi anni di esperimenti al CERN? Proviamo a stilare un elenco, necessariamente incompleto (se sapessimo tutto quello che potremmo scoprire, che scoperte sarebbero?) di possibili scoperte:

  1. Una particella in grado di spiegare la materia oscura: uno dei residui misteri della Fisica è costituito dalla cosiddetta materia oscura, ossia materia che non siamo in
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    Di cosa è costituito l’Universo – Fonte: NASA

    grado di osservare (per questo “oscura”) ma la cui esistenza è ormai avvalorata da numerosi indizi. Questa materia oscura potrebbe essere costituita da particelle non ancora scoperte e tali da interagire molto “debolmente” con la materia ordinaria, ed è possibile che l’LHC, grazie alla sua capacità di produrre numerosissime collisioni ad alta energia, possa permettere di osservarle.

  2. “Mini buchi neri” e dimensioni spaziali nascoste: una categoria di oggetti intrinsecamente difficili da osservare sono i buchi neri, che in astronomia possiamo osservare indirettamente per i loro effetti sulle stelle vicine. Concettualmente, è possibile che minuscoli buchi neri vengano creati in laboratorio, e questa possibilità sarebbe più concreta se, come prevede la Teoria delle Stringhe, esistessero dimensioni spaziali nascoste che non siamo normalmente in grado di percepire.

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    Creazione ed “evaporazione” di un mini-buco nero – Fonte: backreaction.blogspot.it
  3. Particelle supersimmetriche: una delle principali teorie che cercano di superare il Modello Standard è la Supersimmetria, che risolverebbe molti problemi teorici ed è collegata alla Teoria delle Stringhe. Se fosse vera, dovrebbero esistere molte particelle mai osservate; l’occasione offerta dall’LHC è forse l’ultima per i sostenitori di questa controversa ipotesi.

Queste sono solo alcune delle idee che saranno messe alla prova dal nuovo livello di energia raggiunto dall’LHC, e già nelle ultime osservazioni del “ciclo” precedente c’erano alcuni timidi indizi di qualcosa di “nuovo”. Eppure, devo confessare che personalmente mi aspetto che questa emozionante fase di ricerca non conduca a nessuna scoperta. Ognuna delle possibilità che ho elencato è appunto solo una possibilità, e anzi alcune si riferiscono a entità piuttosto ipotetiche, come le particelle supersimmetriche o le dimensioni “nascoste”, che a mio avviso probabilmente semplicemente non esistono. Potrebbe insomma accadere che questo nuovo ciclo di ricerche si concluda senza nessuna scoperta paragonabile a quella del Bosone di Higgs, e che alla fine il Modello Standard resti la migliore descrizione della natura a nostra disposizione.

Si tratterebbe di un fallimento e di una delusione? Una delusione probabilmente sì, visto che le possibili scoperte cui accennavo aprirebbero nuovi orizzonti di ricerca agli scienziati e nuove idee. Ma non sarebbe affatto un fallimento: la conoscenza s’accresce anche attraverso le “prove negative”, e in un certo senso queste ultime sono essenziali per togliere spazio a teorie errate. Negli ultimi decenni, teorie come la Supersimmetria e la Teoria delle Stringhe hanno assorbito gran parte del tempo e delle risorse della Fisica teorica, ma senza trovare alcuna conferma sperimentale; l’occasione offertaci di corroborare o eventualmente screditare queste teorie potrà forse dare nuovi e più fecondi orientamenti alla Fisica di domani.