La musica del Bosone di Higgs

«A differenza di quanto avvenuto con i neutrini superluminari qui la scoperta c’è: abbiamo trovato una nuova particella, mai vista prima, questo è certo. Non ci potranno essere smentite»: sono alcune delle parole di Fabiola Gianotti, la ricercatrice del Cern che ha annunciato lo scorso 4 luglio 2012 la scoperta del bosone di Higgs. La quale aggiungeva, però: «Ora si tratta solo di capire se è il bosone standard o se la faccenda è più complicata». È possibile infatti che il bosone di Higgs non sia esattamente come i ricercatori se lo erano immaginato. Come sottolinea la Gianotti, è presto per trarre conclusioni.
Quanto siamo certi che sia proprio la particella a lungo cercata? Difficile rispondere. I dati sperimentali a disposizione sembrano indicare con certezza che la particella rivelata al Cern il 4 luglio è compatibile con il bosone di Higgs secondo quanto previsto dal Modello Standard. Non ci sono motivi, al momento, per sospettare che sia qualcosa di diverso. Però potrebbero anche esistere molti tipi diversi di bosone di Higgs. Come spiegano i ricercatori del Cern, alcune proprietà sono coerenti con le predizioni del modello teorico: il punto (i canali) in cui è stato osservato e la massa, suggerita anche da altre misure indirette. Nei prossimi mesi i gruppi di lavoro del Large Hadron Collider cercheranno di chiarire se questo è davvero il bosone di Higgs, se è una prima particella di una grande famiglia o se si tratti di qualcosa di completamente diverso. Per la fine dell'anno si dovrebbero avere le prime prove che alcune sue caratteristiche sono le stesse attese per il bosone di Higgs.

Dai grafici sperimentali alla melodia
L’eclettico bosone di Higgs, che potrebbe rivoluzionare la fisica, è adesso in grado anche di deliziare le orecchie con il suo suono trillante. Grazie a una tecnica a metà strada tra arte e scienza, la sonificazione, gli scienziati hanno convertito in note i risultati dell'esperimento Atlas (uno dei due esperimenti che hanno dato la caccia al bosone di Higgs) che ha scovato la sfuggente particella. I fisici hanno eseguito una sonificazione, cioè hanno associato i dati indicati dal grafico a delle note, ottenendo una musica.
Di per sé l’idea di “criptare” un'informazione scientifica desumibile da dei grafici mediante dei suoni non è affatto nuova. In fondo sono forme di sonificazione anche i tamburi parlanti africani, o gli squilli di tromba che indicavano alle truppe cosa fare sul campo di battaglia. Ma la declinazione scientifica di questo strumento antichissimo utilizza strumenti avveniristici.
In teoria il principio è molto semplice: a ogni dato dell'immagine prodotta dall’esperimento Atlas è stata associata una nota. Sembra un gioco ma non lo è. Per ottenere “la musica del bosone” si è dovuto scegliere tra una infinità di alternative diverse, selezionando il criterio migliore per rendere la traduzione da dati a note allo stesso tempo fedele e gradevole. Il nuovo risultato è condivisibile e apprezzabile anche dal pubblico dei meno esperti. Per questa speciale traduzione il requisito fondamentale è avere a disposizione una potenza computazionale enorme.
«Per la riuscita di questa sonificazione è stato fondamentale far lavorare in parallelo un gran numero di computer connessi da una rete molto veloce» – racconta il fisico e musicista Domenico Vicinanza del progetto europeo Dante, ricercatore a capo del progetto di sonificazione. «La chiave – continua Vicinanza – è stata la European Grid Infrasctructure (EGI), la più grande infrastruttura europea di calcolo distribuito (Grid). EGI è pubblica ed è costituita da decine di migliaia di computer collegati insieme tramite una rete al servizio della ricerca chiamata GEANT, grazie alla quale è possibile scambiarsi informazioni a una velocità 1.000 volte superiore a quella consentita da un computer casalingo connesso a una rete commerciale». Questo sistema ha permesso di studiare innumerevoli possibili soluzioni, applicando diversi criteri di sonificazione e selezionando il più efficace. Il risultato è una melodia che segue esattamente il profilo dei dati sperimentali. «Nonostante la complessità dei calcoli che sono stati necessari – spiega Domenico Vicinanza – l'idea di base è semplice: al crescere o decrescere dei dati è associato il crescere o decrescere degli intervalli musicali. Ora siamo al lavoro con altre mappature per utilizzare il ritmo in modo scientificamente significativo. Ad esempio, al crescere dei dati le note possono essere rallentate per poter essere ascoltate più attentamente».
Nel passato Domenico Vicinanza ha eseguito altre sonificazioni al servizio della ricerca, ad esempio ha trasformato in musica i grafici corrispondente alle vibrazioni dei vulcani. In quel caso risultava estremamente facile accorgersi “ad orecchio” di una eruzione in arrivo. L’utilità della musica del bosone di Higgs è meno intuitiva perché la mole dei dati in gioco è enormemente più ampia e tutto è molto più complesso, ma il principio di fondo però resta valido. E di certo c’è un vantaggio immediato: «La sonificazione del bosone di Higgs è una rappresentazione alternativa del grafico di distribuzione energetica» – aggiunge il ricercatore – «offre la stessa informazione qualitativa e quantitativa contenuta nel grafico, solo convertita in note. Ascoltandola, la melodia potrebbe far sì che un ricercatore cieco capisca esattamente dove si trova il picco dell'Higgs e quanto grande sia questa evidenza. Allo stesso tempo, questo fornisce a un musicista l'opportunità di esplorare l'affascinante mondo della fisica delle alte energie suonando le sue meraviglie. Ma la musica di Higgs è solo uno dei progetti su cui sono al lavoro i ricercatori che, perfezionando tecnica e algoritmi, sperano di migliorare l'analisi dei dati così da poter ascoltare tutta “la bellezza dell'Universo subnucleare”, suggerisce Vicinanza. «Utilizzando la sonificazione siamo in grado di rendere questa svolta della fisica più facile da comprendere da parte del pubblico, mettendo in evidenza la profondità e l'ampiezza dell'enorme sforzo di migliaia di scienziati in tutto il mondo coinvolti con il Large Hadron Collider. Né la scoperta della particella né il processo di sonificazione sarebbero stati possibili senza le reti di ricerca ad alta velocità che collegano gli scienziati di tutto il mondo, permettendo loro di collaborare, analizzare i dati e condividere i propri risultati».

Fonti
scienza.panorama.it/Questa-e-la-musica-del-bosone-di-Higgs
www.galileonet.it