La Stampa 5.7.17
“C’è un altro mondo oltre quello noto. Ecco come lo troveremo”
La scoperta del bosone di Higgs è una fine e un inizio Ora si apre l’era avventurosa della “Nuova Fisica”
di Gabriele Beccaria

Se volete far chiacchierare un fisico teorico (e non fare brutte figure), punzecchiatelo sul tema del momento, lo «scenario da incubo». Scoprirete un mondo inatteso.
Dal 2012, da quando fu individuato il celebre bosone di Higgs, la particella che dà la massa a ciò che conosciamo, migliaia di studiosi sono rimasti a mani vuote. Nessuna nuova particella è emersa e la tanto attesa «Nuova Fisica» non si è materializzata. Tanti interrogativi restano aperti, da ciò che compone il nostro Universo su scale cosmologiche a quale sia il contenuto del mondo su scale più piccole di quelle indagate finora. Ecco perché l’incubo. Che significa frustrazione e impazienza. Ma anche ostinazione, come emergerà dalle tante «lectures» previste al mega-meeting di Venezia.
Antonio Riotto, lei è professore di fisica teorica all’Università di Ginevra, ed è uno di questi esploratori della vasta terra incognita: anche lei si sente prigioniero dell’incubo?
«Mi sento ottimisticamente preoccupato: noi fisici teorici abbiamo costruito varie estensioni del Modello Standard basate su varie considerazioni logiche. E siamo fiduciosi che siano corrette, per molte ragioni».
Come fate a essere così sicuri?
«Che ci sia un’altra fisica oltre il Modello Standard è assodato, seppure in maniera indiretta. Per esempio per il fatto che i neutrini abbiano un massa diversa da zero oppure per la presenza della materia oscura, la cui origine è ancora sconosciuta, o, ancora, per la presenza di barioni rispetto agli antibarioni nell’Universo osservato. La questione è ottenere delle evidenze dirette della fisica oltre il Modello Standard e, questa, non si è ancora mostrata. Ma non è detta l’ultima parola».
Che cosa sperate che avvenga?
«Lhc, l’acceleratore di particelle del Cern, sta funzionando e potremmo avere fortuna, mentre ci sono molti esperimenti sulla materia oscura. Tutto potrebbe cambiare da un momento all’altro: chi avrebbe detto, per esempio, che avremmo scoperto le onde gravitazionali così presto?».
Che cosa manca al Modello Standard della fisica attuale?
«È una costruzione stupenda, con l’Higgs che rappresenta l’ultimo tassello. Ma è come una piramide rovesciata, con la punta rappresentata dall’Higgs in basso, e quindi in una posizione instabile».
Incompleta per certe caratteristiche dello stesso Higgs: è così?
«L’Higgs, in effetti, è molto particolare: mentre le altre particelle conosciute hanno una massa non sensibile ai fenomeni quantistici che avvengono su scale microscopiche (in gergo le chiamiamo “correzioni quantistiche”), l’Higgs, non appena si accoppia ad altre più pesanti, tende ad acquistare una massa più grande di quella che al momento misuriamo, vale a dire 126 GeV. Noi chiamiamo questa questione “problema della naturalezza”. Essenzialmente, la massa dell’Higgs tende ad essere destabilizzata, se si accoppia a particelle più pesanti. Conclusione: non è naturale il fatto che l’Higgs sia così leggero e questo è un problema molto dibattuto nella nostra comunità».
Come si può spiegare altrimenti questa anomalia?
«Esistono varie soluzioni teoriche, tra cui la teoria della supersimmetria».
Supersimmetria che punta a dimostrare che cosa?
«Evita proprio che l’Higgs tenda ad avere una massa più grande. In questa teoria, infatti, si amplia lo spettro delle particelle. Per ciascuna del Modello Standard ne esiste una corrispondente supersimmetrica: così, per esempio, a ogni bosone corrisponde un fermione e a ogni particella con spin intero una con spin semi-intero. Queste nuove particelle supersimmetriche evitano che la massa dell’Higgs si destabilizzi. Ma, visto che queste non si sono ancora materializzate, ecco che torna in scena l’incubo: manca ancora l’evidenza sperimentale di un quadro teorico così elegante e matematicamente convincente».
Adesso dove si indirizzano le speranze di una possibile evidenza di fisica oltre il Modello Standard?
«Le speranze sono vive più che mai. Potrebbe manifestarsi con gli esperimenti di Lhc anche se, per esempio, la natura potrebbe aver deciso di far apparire la supersimmetria ad energie più elevate e che al momento non sono a noi accessibili. Un’ulteriore possibilità è legata alla materia oscura e ai tre modi per assegnarle una carta d’identità».
Quali sono?
«Il modo diretto, nel caso questa interagisca con un rivelatore, e il modo indiretto, rilevando i prodotti dell’annichilazione di due ipotetiche particelle di materia oscura nello spazio. E infine tramite lo stesso Lhc: la materia oscura potrebbe essere prodotta e lasciare una traccia attraverso la cosiddetta “missing energy”, l’energia mancante rispetto a quella iniziale delle particelle che collidono. Se questo dovesse avvenire, si aprirebbero scenari incredibili».
Proviamo a evocarli.
«Avremmo finalmente la Nuova Fisica. Per il cosmologo la materia oscura è un fluido che fa evolvere l’Universo secondo certe dinamiche e che è responsabile delle strutture che osserviamo, mentre la determinazione della sua massa e delle sue caratteristiche, a seconda che possa essere ultrapesante o leggera oppure ultraleggera, indicherebbe verso quali estensioni del Modello Standard indirizzarci. E, dal momento che sono in gioco particelle molto difficili da rilevare, proprio la cosmologia potrebbe essere in grado di dare informazioni alternative rispetto a quelle che verrebbero fornite da Lhc. L’Universo diventa quindi un gigantesco Lhc e anche una macchina del tempo».
Che cosa ci rivelerà?
«Nel cosmo sono avvenuti fenomeni ad altissime energie che non potranno mai essere riprodotti in laboratorio sulla Terra e tuttavia questi fenomeni possono avere lasciato una traccia rilevabile: pensiamo alle onde gravitazionali prodotte dalla collisione di buchi neri. C’è, quindi, una relazione sempre più stretta tra le ricerche della fisica delle particelle e quelle della cosmologia. I problemi sono gli stessi e là dove una fallisce l’altra può subentrare. È una competizione creativa che ci riserverà molte sorprese».