La fisica delle particelle è lo studio delle particelle fondamentali e delle forze che le guidano. Poiché molte delle particelle fondamentali compaiono solo durante le collisioni relativistiche negli acceleratori di particelle, colloquialmente chiamati “frantumatori di atomi”, la fisica delle particelle è anche conosciuta come “fisica delle alte energie”. I fisici hanno sbattuto insieme le particelle a velocità estreme dal 1929.
La migliore immagine della fisica delle particelle che abbiamo oggi si chiama Modello Standard, sviluppato scrupolosamente negli anni ‘1970. È stata una reazione allo “zoo delle particelle”, un’enorme proliferazione di insolite particelle fondamentali scoperte durante gli esperimenti di fisica delle alte energie negli anni ‘1950 e ‘1960. Il conteggio finale delle particelle è stato di circa 31, inclusi 24 fermioni (quark, elettroni, neutrini e le loro antiparticelle), 6 bosoni (uno dei quali, il gravitone, deve ancora essere osservato) e una particella sfuggente responsabile della proprietà della massa stessa, che deve ancora essere osservata, il bosone di Higgs. Fondamentalmente, i fermioni costituiscono la materia ei bosoni mediano le interazioni tra la materia. La luce proveniente dallo schermo del tuo computer è composta da fotoni che sono bosoni. Interagiscono con i fermioni che compongono il tuo bulbo oculare.
La maggior parte della materia intorno a noi è composta solo da poche particelle fondamentali: quark up, quark down ed elettroni. Ci sono anche 50 trilioni di neutrini di piccola massa che fluiscono attraverso i nostri corpi ogni secondo, attraversando l’intera Terra quasi come se non fosse nemmeno lì. I neutrini, il cui nome significa “piccola particella neutra”, sono così sfuggenti che non si sapeva nemmeno che avessero una massa fino al 1998. Una delle aree più recenti dell’astronomia è conosciuta come astronomia dei neutrini, per cui il flusso di neutrini dal Sole e dalle supernove vengono osservati utilizzando enormi rivelatori.
Sebbene solo poche particelle nello zoo delle particelle costituiscano la materia con cui abbiamo familiarità, la fisica delle particelle ci offre una visione approfondita della struttura della realtà mostrandoci le varianti meno comuni e come si inseriscono in una famiglia unificata. Si può dire che la fisica delle particelle è responsabile dell’esistenza dell’energia nucleare, della medicina nucleare e delle bombe nucleari. La fisica delle particelle è considerata una delle aree della scienza più rispettate perché finisce per produrre intuizioni utili ad altre aree, un po’ come la matematica.