INTERVISTA. La nuova fisica spiegata dal Dott. Giuseppe Ventura, giovane eccellenza italiana

Il dott. Giuseppe Ventura, giovane e brillante fisico teorico della provincia di Caserta, sta completando il dottorato in fisica teorica presso l’Università di Manchester, si occupa di quella branca che studia le interazioni fondamentali e che costituisce il punto di contatto tra la teoria e gli esperimenti in fisica delle particelle. A diversi lettori sembrerà di star entrando in un campo ignoto, ma in realtà la fisica contemporanea sta per aprire spiragli che potrebbero letteralmente cambiare la nostra concezione dell’universo e delle particelle che lo compongono.  

Cosa c’è oltre la meccanica quantistica e la relatività di Einstein? Questo interrogativo costituisce una delle grandi sfide della moderna fisica, a cui anche Ii dott. Ventura è al lavoro per rispondere. Al CERN di Ginevra si è già al lavoro su acceleratori di particelle che prevedono spese miliardarie per gli Stati della Comunità Internazionale, tutto per scoprire nuove particelle che potrebbero essere capaci di ribaltare la nostra comprensione dell’universo, oltre che ad introdurci in innovazioni tecnologiche inimmaginabili. Per capire di più sulla “nuova fisica”, abbiamo parlato con il dott. Ventura, con la speranza che ci possa regalare, in futuro, delle nuove scoperte scientifiche rivoluzionarie. 

Come hai iniziato ad appassionarti alla fisica e quali studi hai effettuato? 

«Da ragazzino vedevo molti documentari, alle scuole superiori studiavo fisica e ne restavo sempre più affascinato, così ho pensato: “se provo passione e ne sono capace allora devo farlo”. Ho fatto la triennale in Fisica a Caserta, alla Vanvitelli, un’università che mi ha dato tanto. Poi mi sono spostato a Bologna perché a Caserta non c’era la magistrale in fisica teorica. Insieme al mio docente di riferimento ho avuto la possibilità di andare in Inghilterra per il dottorato, all’Università di Manchester, dove mi trovo attualmente». 

In che momento storico siamo per la fisica? 

«Qualcuno potrebbe dire che siamo in un momento di stallo perché non si sa nulla, ma d’altro canto per lo stesso motivo potrebbe essere un momento eccitante. L’evento più grande scoperto dal CERN nel 2012 è stato il bosone di Higgs. Una grande scoperta, importante perché il bosone di Higgs era l’ultima vera particella fisica che veniva predetta dal modello standard e che non era stata ancora osservata».  

Cos’è il modello standard?  

«Il modello più completo che abbiamo al momento per la descrizione dei fenomeni della fisica delle particelle, quindi descrive l’interazione tra le particelle elementari, tra i fermioni (la massa) e i bosoni, che sono i mediatori delle forze fondamentali. Il modello standard descrive queste 3 forze: elettromagnetismo, forza debole e forza forte, e le descrive in maniera estremamente elegante. Viene usata la teoria dei campi quantistica, quindi questo è il modello matematico che descrive le interazioni nominate. E affinché tutto vada come descritto dal modello, il bosone di Higgs giocava un ruolo fondamentale. È l’unica particella “spin zero” del modello standard e l’interazione dell’Higgs con le altre particelle è un qualcosa di fondamentale per quello che noi osserviamo. Per esempio, si diceva che era “la particella di Dio” perché dà la massa alle altre particelle: in effetti l’interazione dell’Higgs con le altre particelle fa sì che noi vediamo la massa delle particelle. Questo è stato teorizzato negli anni ‘70 da Weinberg e i suoi collaboratori, ed è stato registrato solo nel 2012».  

La scoperta del bosone di Higgs ha chiuso un po’ il cerchio del modello standard. Però poi che cosa succede?  

«Il modello standard non può essere la fine di tutto, dobbiamo cercare “nuova fisica” e per farlo ci occorrono acceleratori delle particelle sempre più all’avanguardia. Per fare questo esistono due metodologie: Metodologia diretta, quindi scoprire la fisica in maniera diretta: per esempio il bosone di Higgs è stato scoperto, è stato praticamente visto; osservare qualcosa di nuovo non è sempre possibile, date le nostre capacità tecnologiche. Al momento, dopo dieci anni dalla scoperta dell’Higgs non abbiamo scoperto nulla, perché nell’eventualità esistessero particelle più pesanti, noi al momento con l’acceleratore LHC, non possiamo produrle. Questo perché non abbiamo abbastanza energia per produrre nuove particelle. Quindi che cosa si fa? Si cambia rotta, e se non le puoi produrre quello che puoi fare è andare a spulciare dai dati che invece abbiamo da LHC».  

Quindi che cosa succede nel secondo caso?  

«Viene chiamato il teorema di disaccoppiamento, dato che la “nuova fisica” è molto più pesante della fisica che puoi misurare a LHC, gli effetti della nuova fisica si disaccoppiano da quelli che hai adesso. Per fare un esempio: per costruire i ponti usiamo la fisica di Newton, non abbiamo bisogno della relatività speciale. Questo perché alle velocità che siamo noi c’è una sorta di disaccoppiamento tra la fisica della relatività e la fisica che abbiamo noi adesso, quindi noi non vediamo mai gli effetti relativistici anche se esistono. Quindi la nuova fisica ha energie così tanto più elevate di quelle che abbiamo adesso che si disaccoppia, e quello che abbiamo sono degli effetti residui. Questi li possiamo studiare come deviazioni dalle predizioni che abbiamo adesso al modello standard. Osservando e studiando le deviazioni, attuiamo quella che viene chiamata “metodologia indiretta”: anche se le altre energie non siamo in grado di andarle a studiare direttamente con i nostri collider, con i dati che raccogliamo potremmo essere in grado di mettere dei limiti, su quello che ci aspettiamo sulla “nuova fisica”. Ora siamo alla terza run di LHC, dal 2029 al 2040 ci sarà HI-LUMI: quindi LHC lavorerà senza sosta per dieci anni, raccoglieremo una quantità gigantesca di dati che teoricamente andranno ad abbassare le incertezze sperimentali. Questo può anche non accadere, quindi è possibile che non si scoprirà niente, ma anche questo sarebbe un nuovo dato».  

La affascinano le teorie moderne o spesso si tende a fare solo esercizi di creatività? 

«Io sono estremamente critico nei confronti dell’ambito teorico e dei modelli. Una persona può usare la creatività per immaginarsi ogni cosa possibile, il problema è che se uno immagina non è fisica, è un esercizio mentale. La fisica è quella che poi viene misurata: è misurabile e provabile. Se non è così per me non è fisica, ma fantascienza».