L’oggetto del desiderio dei fisici delle particelle potrebbe esserci già passato sotto il naso senza che nessuno se ne accorgesse

Il bosone di Higgs, che si pensa sia alla base della massa di tutte le altre particelle, fu ipotizzata nel 1960 nell’ambito del modello standard della fisica delle particelle. Altri modelli, noti come teorie supersimmetriche, che presuppongono una controparte pesante per ogni particella del modello standard, prevedono l’esistenza di molti diversi bosoni di Higgs, ognuno con massa differente. Secondo il fisico German Valencia dell’Iowa State University (Ames, Iowa, USA), il più leggero di questi bosoni potrebbe essere già stato prodotto.

Valencia e il suo gruppo hanno analizzato di nuovo i dati raccolti tra il 1997 e il 1999 con l’esperimento HyperCP condotto al Fermilab. HyperCP era stato progettato per registrare il decadimento di particelle esotiche con lo scopo di comprendere perché l’Universo sia fatto di materia piuttosto che di antimateria. Il gruppo di Valencia ha studiato i dati del decadimento della particella sigma in un protone, un muone e un antimuone. In base al modello standard, la coppia muone-antimuone dovrebbe avere energia variabile tra 210 e 240 megaelettronvolt (MeV). Nei tre eventi osservati nell’esperimento HyperCP, invece, si è registrata sempre la stessa energia pari a 214 MeV.

Con il modello standard si calcola che la probabilità che i tre decadimenti generino sempre la coppia muone-antimuone con la stessa energia sia circa 0,008. “È una probabilità molto bassa,” dice Valencia, secondo il quale è più probabile che la particella sigma decada in un protone e in un’altra particella intermedia con massa pari a 214 MeV. Questa particella intermedia decade poi in una coppia muone-antimuone, determinando così l’energia della coppia. E allora che cosa era la misteriosa particella? Il gruppo di Valencia suggerisce che potrebbe essere il più leggero dei bosoni di Higgs previsto dalla teoria della supersimmetria.

“Ovviamente eravamo molto emozionati che le condizioni corrispondessero proprio al bosone leggero di Higgs,” dice Valencia. “Tuttavia è facile dire ‘potrebbe essere’. La parte più difficile è spiegare perché questa particella di Higgs non è spuntata in nessun altro acceleratore di particelle.”

Per affrontare questo problema, il gruppo ha calcolato la probabilità che la particella di Higgs leggera sia prodotta dal decadimento di particelle come kaoni e mesoni B, fenomeno che è stato ampiamente studiato negli esperimenti con gli acceleratori, sia al CERN in Svizzera che a SLAC in California. Hanno scoperto che la natura dell’interazione delle particelle di Higgs con quelle particelle rendeva molto improbabile la produzione del bosone di Higgs leggero.

Dan Kaplan, uno dei partecipanti al progetto HyperCP dell’Illinois Institute of Technology a Chicago, che non era coinvolto nella ricerca della particella di Higgs, è molto interessato. Tuttavia pensa che siano necessarie ulteriori ricerche per confermare la scoperta. Purtroppo, l’esperimento HyperCP non può essere replicato, dato che il fascio di protoni usato è stato spento. “Tre eventi non sono sufficienti per accendere di nuovo il fascio, così non abbiamo possibilità di riprendere l’esperimento,” conclude Kaplan.

Un’altra possibilità è analizzare di nuovo i vecchi dati di HyperCP per cercare dei decadimenti che sono sfuggiti, compreso quelli che potrebbero scartare l’ipotesi Higgs. Kaplan dice: “Mi sento di suggerire ai miei colleghi di riprendere di nuovo in mano i vecchi dati.”

Valencia spera che il Large Hadron Collider (LHC), costruito al CERN e prossimo all’inaugurazione, si occuperà della ricerca della produzione di bosoni di Higgs leggeri in una serie di processi che il gruppo di Valencia ha indicato. “Speriamo che i nostri risultati siano di ispirazione per nuove ricerche che confermino o escludano che si tratti di bosoni di Higgs”, conclude lo scienziato.

Zeeya Merali