RIVISTA D'AREA DEI CASTELLI ROMANI

Gocce di scienza

Il bosone di Higgs

A colloquio con la Dr. CATALINA CURCEANU

Dottoressa Curceanu, cos'è il bosone di Higgs? E perché è stato cercato così tanto?
Il bosone di Higgs è una particella molto speciale: quella che dimostra che il meccanismo che gli scienziati pensavano fosse responsabile del fatto che le particelle hanno una massa, è un meccanismo reale. Vedete, in un mondo "perfetto" le particelle dovrebbero non avere massa; certo, in un mondo simile noi non esisteremmo! Per fortuna il mondo non è perfetto, le particelle hanno una massa e noi siamo qui, con le nostre domande, le nostre curiosità e la nostra capacità di indagare. Le particelle arrivano ad avere una massa attraverso l'interazione con il cosiddetto "campo di Higgs" che permea l'intero Universo e il bosone di Higgs ci fa toccare con mano questo campo. Se vogliamo un'immagine più concreta - anche se ovviamente ha le sue limitazioni - il campo di Higgs è come un tavolo pieno di miele in cui le particelle sono delle sagome che arrotolando e riempiendosi di miele diventano "pesanti", cioè portatrici di "massa". Il bosone di Higgs sarebbe più o meno come una pallina di miele. Quanto già detto spiega anche perché è stato cercato così tanto. E' ovvio che la spiegazione della massa delle particelle gioca un ruolo fondamentale nelle teorie che abbiamo a disposizione per capire il mondo che ci circonda.

Dottoressa, che cosa è successo l'estate scorsa al Large Hadron Collider dei laboratori del Cern di Ginevra?
L'estate del 2012 è stato trovato un segnale che poteva corrispondere al bosone di Higgs in due degli esperimenti che prendono dati al Large Hadron Collider - il più potente acceleratore mai costruito. Gli esperimenti sono ATLAS e CMS. Va detto che il risultato annunciato nell'estate del 2012 è il risultato del lavoro di tanti anni e di grandi gruppi di scienziati da tutto il mondo; gli italiani hanno un ruolo molto importante nell'ambito di queste collaborazioni. I dati analizzati sono stati presi per mesi e quello che è stato visto, in effetti, non sono state tracce dirette del bosone di Higgs, bensì delle particelle prodotte dai suoi decadimenti. All'inizio del 2013, più precisamente a marzo, è stato confermato che la particella vista, ha tutte le carte in regola (cioè comportamenti aspettati) per essere davvero il tanto atteso bosone di Higgs.

Che significato ha questa scoperta?
Il significato è enorme: capiamo come mai le particelle e implicitamente la materia che ci circonda e di cui siamo fatti noi stessi, hanno una massa. Si aprono nuovi scenari con implicazioni profonde: andando dalle particelle alla cosmologia, in quanto il meccanismo di Higgs potrebbe aver avuto un ruolo nella storia stessa del nostro Universo, in particolare nella sua evoluzione. Potrebbe anche dettare il suo futuro: che fine farà il nostro Universo? Capendo meglio il campo di Higgs potremmo arrivare a capire aspetti molto interessanti sul nostro mondo.

Da questo momento in poi quali obiettivi si aprono per la fisica fondamentale?
Obiettivi molto interessanti: il primo in assoluto è conoscere meglio la nuova particella - i dettagli "intimi" del bosone di Higgs.

Poi capire se ci sono altri "bosoni di Higgs".
Nell'attuale Modello Standard della fisica delle particelle c'è posto per un solo bosone di Higgs. Sappiamo però che questo modello non può essere il modello finale, ragion per cui scoprire più bosoni di Higgs, ci aiuterebbe a capire quale è la teoria che potrebbe sostituire il Modello Standard.
Inoltre, al LHC si fanno tante altre ricerche interessanti: la caccia a particelle mai viste prima, le cosiddette particelle supersimmetriche, che potrebbero essere candidate per spiegare la "materia oscura" dell'Universo, oppure la caccia ai micro buchi neri. Esperimenti come ALICE stanno ricreando forme di materia, il plasma quark-gluonico, che sono simili a quella che si pensa sia stata pochi istanti dopo il Big Bang, mentre l'esperimento LHCb studia le differenze fra materia e antimateria - con l'obbiettivo di capire meglio come mai, visto che noi pensiamo che all'inizio (Big Bang) il numero di particelle e antiparticelle era lo stesso, l'antimateria è attualmente assente dall'Universo. C'è poi tanta fisica interessante che non si fa al LHC ma in altri laboratori, come il mio, i Laboratori Nazionali di Frascati dell'INFN, dove, per esempio, svolgiamo esperimenti sull'acceleratore DAFNE con particelle che contengono il cosiddetto quark "strano" e che ci aiutano a capire aspetti molto interessanti, che vanno dalla fisica nucleare e particellare all'astrofisica.

La scoperta del bosone di Higgs offre nuove possibilità anche per altre discipline scientifiche?
Questo si capirà meglio in futuro. Per ora dobbiamo studiare meglio noi stessi il bosone di Higgs - lo dobbiamo guardare bene "in faccia".
Soltanto così si potrà capire se - come è sempre capitato nel passato - la scoperta potrebbe offrire nuove possibilità in altre discipline e quali. Quando e' stato scoperto l'elettrone pochi immaginavano l'elettronica oppure la biologia di oggi...

Dottoressa Curceanu, quali ricadute ha sulla vita "quotidiana" dell'uomo questa scoperta? Quali vantaggi portano all'uomo questo tipo di scoperte? Ma soprattutto, si tratta solo di vantaggi economici, produttivi e tecnologici o anche sul versante dei fondamentali valori umani?
La scoperta del bosone di Higgs ha già avuto notevoli ricadute per la società, in quanto le tecnologie all'avanguardia sviluppate per LHC e per gli esperimenti lì installati, nonché le nuove tecniche e reti di calcolo, trovano applicazioni che vanno dalla costruzione di nuovi materiali con caratteristiche particolari, alla meteorologia, oppure nel campo medico. L'elenco è così lungo che servirebbe tutta la rivista per presentarlo.
Sul versante dei valori umani posso parlare dei sogni, emozioni e valori universali della ricerca fondamentale - la curiosità è quella che ha spinto e caratterizza l'uomo. Lo scienziato è un sognatore - uno che realizza i suoi sogni e che sa sempre crearne altri. Essere capaci di guardare l'Universo e di capirlo non ha veramente prezzo! Gli esperimenti del LHC hanno un altro valore aggiunto: lavorando lì migliaia di scienziati da tantissimi paesi del mondo, non solo dall'Europa, è anche un promotore della pace e dei massimi valori di collaborazione e cooperazione, nonché di scambi culturali. E' quello che il mondo dovrebbe essere su una scala più grande. I politici dovrebbero imparare di più dagli scienziati!

Pensare la materia significa anche pensare la sostanza. Per tutta la storia della filosofia occidentale anche l'uomo è sostanza. Quali ripercussioni possono avere le attuali conoscenze fisiche sulla materia per l'uomo come soggetto, come portato di volontà e libertà, come individuo che si relaziona agli altri nella società civile e politica, come soggetto dotato di coscienza e portatore di un agire etico?
La scoperta del bosone di Higgs ci spiega come è fatta la materia di cui siamo fatti. A dimostrazione di quanto diceva Shakespeare: siamo fatti della stessa materia di cui sono fatti i sogni - i sogni li stiamo realizzando, anche nel capire come siamo fatti noi stessi.
La coscienza e l'agire etico hanno poco a che vedere con il bosone di Higgs - hanno invece tanto a che vedere con come è stato scoperto il bosone di Higgs, con gli scienziati. Una lezione dell'agire etico del soggetto dotato di coscienza, un esempio di come dovrebbe relazionarsi anche nella società civile e in politica.

Chi finanzia i progetti di ricerca? Sono finanziamenti pubblici o privati? Vincolano le vostre scelte? Sono sufficienti? La ricerca ha subito tagli all'interno della crisi che stiamo attraversando?
Sono finanziamenti pubblici. La ricerca fondamentale e' un bene che appartiene a tutti - la conoscenza delle leggi della Natura non può essere privata. Certo, anche i privati possono partecipare in varie modalità e alcuni lo fanno. I fondi ultimamente sono stati tagliati; ma non è soltanto un problema di fondi - bensì delle possibilità che ci vengono offerte di fare con i soldi. Da questo punto di vista stiamo soffrendo molto - almeno in Italia poter pagare i giovani è molto difficile. La ricerca però ha bisogno di giovani, sono fondamentali. Non poter dare loro contratti, per vincoli di vario tipo, è davvero un dramma. Una soluzione va trovata a tutti i costi - altrimenti si rischia di rimanere indietro. E questo si pagherà in futuro - un prezzo, temo, molto salato. Dunque non sono soltanto i soldi , necessari ma non sufficienti, ma anche una politica lungimirante - che permette di fare ricerca ai cervelli italiani, indiani, americani o di qualunque altra nazionalità in Italia, negli istituti eccellenti che ancora questo paese ha, ma la cui eccellenza rischiamo di perdere se la vessazione dovesse continuare.

Dottoressa Curceanu, a quali progetti si dedica in questo momento?
Sto dirigendo due progetti di ricerca. Il primo è l'esperimento SIDDHARTA all'acceleratore DAFNE, che studia le interazioni dei sistemi che contengono il quark "strano" con la materia nucleare. SIDDHARTA è una collaborazione internazionale di 40 ricercatori provenienti da 7 paesi del mondo. Questo studio ci aiuterà a capire meglio l'interazione forte e la fisica nucleare in presenza della "stranezza", nonché fornire delle indicazioni sulla possibile esistenza di stelle con "stranezza". Ha la "stranezza" un ruolo nell'Universo? DAFNE è la macchina migliore al mondo dove si possono fare questi studi e SIDDHARTA un esperimento molto ambizioso che ha già effettuato misure uniche al livello mondiale.
L'altro progetto è molto diverso: si tratta dell'esperimento VIP ai laboratori sotterranei del Gran Sasso dell'INFN, una collaborazione internazionale di 25 ricercatori da 5 paesi, dove studiamo la possibile violazione del principio di esclusione di Pauli - uno dei capisaldi della meccanica quantistica. Le implicazioni sono di portata enorme: esistono alcune teorie che permetterebbero questa violazione, tutte teorie post-Modello Standard. La misura della violazione del principio, oppure fissare limiti molto stringenti sulla sua validità, apre nuovi scenari da esplorare. Dirigo, inoltre, per l'INFN anche alcuni progetti Europei.

Qual è il suo rapporto con i Castelli Romani?
I Castelli Romani, Frascati in particolare, sono la mia casa. Il posto dove quando sono fuori dall'Italia dico "torno a casa". I Castelli Romani mi hanno dato tanto - cultura, amicizia, allegria e ovviamene l'opportunità di svolgere al meglio ricerca scientifica nel campo della fisica fondamentale.

Lei, dottoressa, è una donna; nel mondo della scienza ha dovuto faticare di più per affermare le proprie idee, per far sentire la sua voce e i risultati delle sue ricerche?
Il fatto che sono una donna non ha mai influito negativamente sulle mie capacità di affermare le mie idee. Ho dovuto però "faticare", ma non in quanto donna, bensì in quanto ricercatore che deve, per ricevere finanziamenti a vari livelli, convincere i comitati scientifici pertinenti della validità delle proprie idee. Ma è giusto così!

 


BIOGRAFIA
Catalina Oana Curceanu
è Primo Ricercatore dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati. Ha svolto il dottorato di ricerca nell'ambito dell'esperimento OBELIX (CERN) nel campo della spettroscopia dei mesoni esotici. Dirige un gruppo di 20 ricercatori nell'ambito della fisica adronica e nucleare. è spokesperson e responsabile nazionale delle collaborazioni SIDDHARTA-2 e VIP, quest'ultima svolgendo un esperimento ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Coordina per INFN alcuni progetti Europei nell'ambito del VII Programma Quadro.
Ha organizzato varie conferenze internazionali ed è autore di più di 150 pubblicazioni in riviste internazionali. è membro dell'ARA - American Romanian Academy of Arts and Sciences. Svolge un'intensa attività di formazione e divulgazione scientifica.
Nell'estate 2013 uscirà il suo libro di divulgazione scientifica: "Dai buchi neri all'adroterapia. Un Viaggio nella fisica Moderna" (Springer - I Blu).

 


La primavera scorsa dai laboratori del CERN di Ginevra la grandiosa notizia dell'esistenza del Bosone di Higgs. Se oggi l' "attesissima" particella non è più un'ipotesi ma una realtà accertata, lo si deve al costante e serrato impegno di una equipe di esperti di tutto il mondo, che ha lavorato fianco a fianco scambiandosi dati e informazioni. La scoperta del Bosone di Higgs getterà nuova luce non solo sulle proprietà della materia ma anche sulle origini dell'Universo. La dottoressa Catalina Curceanu oltre ad aver svolto il dottorato di ricerca nell'ambito dell'esperimento OBELIX (CERN) e oltre a dirigere un gruppo di 20 ricercatori nell'ambito della fisica adronica e nucleare, è per noi anche una fonte preziosa di conoscenza scientifica. Vivavoce l'ha intervistata perché risiede ai Castelli Romani da tanti anni e lavora presso i Laboratori Nazionali di Frascati dell'INFN, e perché la riteniamo una fonte preziosa di conoscenza scientifica.

 

Per la rubrica Gocce di scienza - Numero 116 giugno 2013
Catalina Curceanu |
Per la rubrica Gocce di scienza - Numero 116 giugno 2013