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Maghi della «forza debole» I VINCITORI DEL NOBEL PERLA FISICA Maghi della «forza debole» Veltman e'tHooft. un tocco dijrtasse VENERDÌ' a Stoccolma riceveranno il Premio Nobel per la fìsica Gerardus tHooft dell'Università di Utrecht e Martinus Veltman, professore emerito dell'Università del Michigan. Vediamo come si sono guadagnato un riconoscimento così importante. Veltman è tra i pochissimi fisici teorici, due o tre al mondo, a perseguire solitario la strada interrotta dopo Feynman e Schwinger e dopo il trionfo dell'elettrodinamica quantistica (Qed). E' un personaggio singolare: ha perso una borsa di studio per un litigio con il docente di matematica, ha venduto auto usate, è stato in Aviazione; 'tHooft a 25 anni, all'epoca della sua tesi di dottorato, era un astro nascente introverso ma geniale, in grado di annichilire l'interlocutore. Poco conta entrare nei dettagli delle loro ricerche: immaginate una strada maestra, lastricata di successi, da Dirac a Fermi a Feynman e bruscamente interrotta, praticamente dimenticata negli Anni 60. Il modello standard delle interazioni elettro-deboli, formulato a vari livelli da Glashow, Weinberg e Salam, premiati con il Nobel esattamente 20 anni fa, tra il '68 e il '71, anno della tesi di 'tHooft, non riceveva alcuna attenzione dalla comunità scientifica: era un'anatra zoppa, non permetteva di fare previsioni. Il problema è quello risolto, a suo tempo, in Qed: più si tentano previsioni accurate e più i risultati si scostano dai dati sperimentali, tendendo a diventare patologici: la probabilità per certe interazioni può essere infinitamente grande. La Qed ha segnato la strada, una teoria accettabile deve rientrare in una classe ben particolare di teorie, deve possedere una proprietà fondamentale, in base alla quale le patologie scompaiono per via della sua struttura matematica. Tali teorie, ovvero quelle fisicamente accettabili, sono dette «rinormalizzabili» e curano gli infiniti in una ridefinizione dei loro parametri. Come estendere la dimostrazione di rinormalizzabilità dalla Qed al modello standard? Veltman ha creato gli strumenti necessari per l'estensione. La teoria deve possed""e una proprietà di invarianza, ovvero essere una teoria «di gauge», in cui le forze tra le particelle elementari sono mediate da campi di «gauge», basati sugli stessi princìpi matematici dei campi elettro-magneti¬ ci, ma più complicati e pertanto più interessanti. È dall'interazione fra 't Hooft e Veltman che nasce qualcosa di magico, destinato a trascendere la dimostrazione che la teoria elettro-debole, assimilante l'elettromagnetismo e le forze nucleari deboli in un solo modello, è matematicamente consistente. La dimostrazione iniziale è contenuta in due articoli di 'tHooft, e questo la dice lunga sulla limpidezza culturale di un ambiente dove il relatore di tesi lascia, correttamente, spazio al suo studente. Il rapido susseguirsi di lavori a firma congiunta getta le basi per una autentica rivoluzione scientifica. Come disse Sidney Coleman ad Harvard, si era trasformata la rana di Weinberg-Salam in un incantevole principe. La dimostrazione della rinormalizzabilità delle teorie di «gauge» ha avuto un vasto impatto sull'intero settore della fisica delle particelle elementari. Improvvisamente, le teorie di «gauge» diventano credibili e questo conduce alla possibilità di descrivere altre interazioni, oltre all'elettrodebole, per mezzo di una tale teoria. Le interazioni forti entrano di diritto nell'ambito della teoria dei campi, la gravità quantistica decolla dopo anni di oblio. 'T Hooft e Veltman sono i primi ad applicare i loro metodi allo studio degli infiniti nella teoria della gravitazione e questo, a sua volta, stimolerà altri importanti sviluppi in gravità quantistica. Gli Anni 80 rappresentano un momento splendido per la fisica teorica, ogni anno una o più novità ed è difficile, se non impossibile, immaginare questi sviluppi senza l'attività originale di 'tHooft. e Veltman. Pian piano si passa dalla sistematizzazione della teoria alla derivazione delle sue previsioni. La teoria dei campi ritorna ad essere predittiva proprio quando i grandi acceleratori vengono costruiti in varie sedi. Le regole dettate dai due premi Nobel si trasformano in precisi risultati numerici messi a confronto con i dati sperimentali, e l'accordo è spettacolare. Finalmente possediamo una teoria calcolabile. Oggi, al Lep di Ginevra, stiamo parlando di accuratezze di una parte su mille. Ancora una volta Veltman è stato pioniere nel settore, gettandone le basi. Nel 1973 si verifica, al Cern, l'esistenza delle correnti neutre, in sostanza che la forza debole può anche agire senza modificare le cariche elettriche. Un tale fenomeno doveva esistere per assicurare la rinormalizzabilità della teoria. La successiva pietra miliare è stata la scoperta dei bosoni W e Z, i portatori delle componenti cariche e neutre della forza debole. Per questo Carlo Rubbia e Simon van der Meer ricevettero, nel 1984, il Nobel. Ben prima di scoprire il quark top, al Fermilab nel ) 995, conoscevamo con esattezza impressionante il limite sulla sua massa. O il quark top veniva trovato o la nostra visione del mondo sub-atomico avrebbe dovuto cambiare drasticamente. Siamo ora nella stessa situazione per il bosoae di Higgs, l'anello mancante che è predetto da argomenti teorici ed aspetta la conferma sperimentale. Molto è cambiato rispetto agli Anni 70 e la rivoluzione informatica ha inciso pesantemente sul modo di fare ricerca. Utilizziamo vari linguaggi che manipolano simboli, ma tutti originano dal lavoro di Veltman, il famoso programma «Schoonship». È ancora una vii a in sintonia con il personaggio che «Schoonship» non abbia ricevuto la diffu sione commerciale che meritava, ma le leggi di mercato ben raramente si sposano con l'originalità di pensiero e l'autonomia scientifica. Un altro pregio grandissimo va attribuito a Veltman. Per quanto carattere difficile, famosi sono i suoi interventi ai seminari; pochi nella storia della fisica possono vantare, oltre ad un Premio Nobel, una collezione stellare di studenti come quella di Veltman, tutti in posizioni di prestigio nel panorama mondiale. 'tHooft, dal canto suo, ha abbandonato l'aspetto più propriamente «particellare» della teoria dei campi e si dedica, ancora una volta a modo suo, a ricerche sugli aspetti fondamenta li delle teorie quantistiche e sulle loro implicazioni per le teorie di Big Bang dell'universo. Giampiero Passarino Università di Torino Hanno dato veste matematica a una intuizione ancora grezza Gerardus 'tHooft e Martinus Veltman: hanno ricevuto il Nobel per la fisica '99 a riconoscimento dei loro contributi alla teoria della forza elettrodebole