4 luglio 2012. Oltre ad essere il 236 ° compleanno degli Stati Uniti, è stato il giorno in cui i fisici hanno annunciato di aver trovato forti prove del bosone di Higgs, una particella sfuggente che impartisce massa ad altre particelle elementari nell'universo. Fu uno dei traguardi più importanti in fisica dell'ultimo secolo e ci vollero i test per la costruzione del Large Hadron Collider, il gigantesco acceleratore di particelle con sede fuori Ginevra, in Svizzera. Dopo quel trionfo, la comunità della fisica era fiduciosa che dal CERN sarebbero seguite ulteriori scoperte. Ma letteralmente quadrilioni di collisioni di protoni nel collettore in seguito, non è emerso nulla di nuovo. Ora, tuttavia, dopo aver setacciato anni di dati, i ricercatori che hanno lavorato all'esperimento ATLAS dell'LHC hanno annunciato di poter confermare qualcosa di nuovo: il decadimento del bosone di Higgs produce quark bottom, fornendo supporto a un quadro teorico di fisica noto come Modello Standard di fisica delle particelle.
Secondo un comunicato stampa, l'avvistamento di Higgs del 2012 è stato incompleto. Mentre attualmente non è possibile osservare un bosone di Higgs, il rilevamento dei bit in cui la particella decade è qualcosa che può fare l'acceleratore di particelle. A quel tempo, sono state osservate due particelle predette chiamate bosoni W e Z, che si prevedono in circa il 30 percento dei bosoni di Higgs in decomposizione. Ma i ricercatori non hanno visto le particelle attese per il 60 percento delle volte: quark bottom.
O almeno, così hanno pensato. Il problema, spiega il Wire , è che hanno visto quark bottom, troppi di loro; il collider produce molti quark inferiori attraverso varie interazioni oltre ai flussi di protoni che è stato progettato per sbattersi l'uno nell'altro. Quindi capire se un quark inferiore rilevato nell'LHC proveniva da un bosone di Higgs in decomposizione o da qualche altra parte si è rivelato estremamente difficile. Ecco perché gli scienziati hanno impiegato così tanto tempo per raggiungere il punto di ragionevole certezza che alcuni dei quark inferiori che stavano osservando provenivano dal decadimento di Higgs. Osservando tutti i dati dal 2011 e utilizzando nuove tecniche analitiche come le reti neurali artificiali profonde e l'apprendimento automatico, hanno finalmente trovato prove statisticamente significative dei quark bottom generati da Higgs.
"È la prima volta che vediamo l'accoppiamento di Higgs con i quark inferiori, che era stato previsto", ha dichiarato a Ryan F. Mandelbaum di Gizmodo John Huth, un fisico di particelle dell'Università di Harvard che lavora all'esperimento ATLAS. "Abbiamo pensato che sarebbe successo, ma fino a quando non l'abbiamo visto, non sapremmo per certo che si è accoppiato ai quark in questo modo."
Mentre la scoperta è un trionfo di analisi e un'altra conferma che probabilmente abbiamo trovato il bosone di Higgs, è anche leggermente deludente. Questo perché si adatta perfettamente al modello standard, con cui i fisici hanno lavorato sin dai primi anni '70. Mentre il modello spiega molto sulla fisica delle particelle, ha alcuni buchi. Ad esempio, non affronta la gravità né spiega la materia oscura. Da quando l'LHC è stato acceso, i ricercatori avevano sperato in prove di particelle "strane" che avrebbero spezzato o espanso il modello standard o confermato la supersimmetria, un addendum al modello che aiuta a spiegare la massa. Questo semplicemente non è successo, almeno non ancora.
Per ora, i fisici potrebbero dover aspettare ancora qualche anno prima che le leggi della natura vengano riscritte. L'LHC sta subendo una serie di aggiornamenti di potenza che saranno completati nel 2026 e quando si riattiverà l'acceleratore di particelle succhi di frutta potrebbe portare al tipo di scienza strana che il campo deve superare anche l'immaginazione più selvaggia di John Hughes.
