“Bosone W”, studiosi pisani al lavoro per la misura più precisa mai fatta
Collaborazione internazionale conferma le previsioni del Modello Standard
L’interno dei laboratori ginevrini del Cern
PISA. Un gruppo di scienziati pisani – appartenenti all’ateneo statale, all’Infn e alla Scuola Normale Superiore – ha avuto una parte significativa sul “set” di un importante studio internazionale che ha consentito di riuscire ad avere «una delle misure più precise mai ottenute della massa del “bosone W”», com’è stato spiegato. Stiamo parlando della «particella fondamentale che media la forza debole, una delle quattro forze fondamentali della natura».
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista “Nature”, una delle più importanti del pianeta: è nata dalla collaborazione internazionale Cms al “Large Hadron Collider” (Lhc) del Cern, che coinvolge oltre 3mila ricercatori.
Vale la pena di fermarsi un attimo e, a costo di semplificare parecchio, provare a spiegare cos’è un bosone con un linguaggio il meno tecnico possibile. Intanto, suddividendo le particelle, gli “ingredienti” ultrapiccolissimi che compongono tutto quel che vediamo. La realtà è un campo diviso in due grandi gruppi di particelle: da un lato, i “fermioni” che qui non ci interessano, ci basti sapere che sono gli elettroni, quark, protoni di cui è composta la materia; dall’altra, ci sono i “bosoni” che rappresentano le particelle che trasmettono le forze.
Cosa sono dunque i bosoni? Come prima semplificazione, possiamo dire che sono quel che attrae o respinge l’un l’altra le particelle. Se l’équipe pisana si è occupata del “bosone W” è perché questo ha a che fare con la radioattività. Dunque: se i fermioni sono l’elemento costitutivo della materia, i “bosoni” sono quel che trasmette le forze. Come fossero una sorta di “messaggeri” per far “dialogare” e “entrare in relazione” le particelle di materia.
Gli scienziati protagonisti di questo studio inorridirebbero di fronte a una spiegazione del genere, ma diciamo che non è semplice in due capoversi riassumere un secolo e passa di scoperte scientifiche. Resta il fatto che, come tengono a mettere in risalto dal quartier generale dell’università di Pisa, una delle protagoniste di questa ricerca, il risultato ottenuto è «in accordo con le previsioni del Modello Standard, la teoria che descrive le particelle elementari e le loro interazioni». Questo significa che si rafforza «la solidità del modello teorico, dopo che una precedente misura (realizzata nel 2022 dall’esperimento Cdf negli Stati Uniti) aveva mostrato una significativa discrepanza».
La nuova misura – viene fatto rilevare – si basa sull’analisi di miliardi di collisioni tra protoni, da cui sono stati selezionati circa 100 milioni di eventi compatibili con la produzione di un “bosone W”. Questa particella decade quasi immediatamente in un muone e un neutrino («quest’ultimo non direttamente rilevabile»): perciò gli scienziati hanno dovuto ingegnarsi a ricostruire la massa del bosone «attraverso sofisticate simulazioni e misure di alta precisione del muone». Il valore ottenuto, pari a 80360,2 ± 9,9 MeV, rappresenta la determinazione più accurata mai realizzate ad oggi al “Lhc” ed è compatibile con il Modello Standard.
Il prof Lorenzo Bianchini, Dipartimento di fisica dell’università di Pisa
Negli ultimi anni, il contributo del gruppo è stato rafforzato anche grazie al progetto Erc Asymow, coordinato da Lorenzo Bianchini, professore al Dipartimento di fisica dell’ateneo pisano: viene reso noto che ricercatori e dottorandi dell’Università di Pisa hanno «partecipato attivamente ai test richiesti durante il processo di revisione scientifica, contribuendo a verificare la solidità e l’affidabilità dei risultati». Alla fine la pubblicazione su “Nature” : la rivista ha passato al vaglio il contributo con «un intenso processo di “peer review”, durante il quale sono stati effettuati numerosi controlli sulle metodologie, sulle simulazioni e sulle incertezze sistematiche, tutti conclusi con esito positivo».
Dal quartier generale dell’ateneo pisano si mette l’accento sul fatto che «questo risultato rappresenta un passo importante nella comprensione delle proprietà delle particelle fondamentali e rafforza il ruolo dell’Università di Pisa all’interno delle grandi collaborazioni internazionali della fisica delle alte energie».
