Per molti millenni, i fisici hanno assunto che gli atomi sono i più piccoli elementi costitutivi della materia, ma sono costituiti da particelle molto più piccole, le particelle subatomiche.Nel 1897, il fisico britannico Joseph John Thomson ha scoperto la prima di queste particelle: l’elettrone, che orbita intorno al nucleo dell’atomo.Cinque anni dopo, Rutherford scoprì il nucleo atomico e, dopo altri sette anni, il protone, una delle particelle che compongono il nucleo. La seconda, il neutrone, fu scoperta nel 1932 da James Chadwick. Negli anni ’30, il fisico austriaco Wolfgang Pauli ipotizzò quindi l’esistenza di un’altra particella subatomica responsabile dell’energia mancante. L’ha chiamato neutrino. I neutrini si creano principalmente nei processi di fusione nucleare nel sole, come spiegò il fisico tedesco e premio Nobel Rudolf Mössbauer a Lindau nel 1982: “Una tale fusione di protoni, che comporta una conversione di protoni in neutroni, può avvenire solo se ci sono neutrini.Nel frattempo, si conoscono tre diversi neutrini: l’elettrone, il muone e il neutrino tau, che hanno un’interazione così debole con la materia e una massa così bassa che possono volare ovunque alla velocità della luce.Ogni secondo, 60 miliardi di neutrini per centimetro quadrato raggiungono la terra dal sole, ma questo flusso solare non può essere misurato completamente. Mößbauer ha una spiegazione per questo: potrebbe essere che i neutrini che ci arrivano dal sole subiscano oscillazioni, che si trasformino in altri tipi di neutrini, che gli elettroneutrini del sole si trasformino in neutrini muonici e in neutrini tauriani, per esempio, e che il tutto poi si mescoli. Ecco perché solo un terzo del flusso di neutrini dal sole può ancora essere rilevato.Un’altra domanda fondamentale era ancora senza risposta all’inizio del secolo scorso: cosa tiene insieme il nucleo atomico all’interno? Una forza nucleare forte e la particella mesone – ipotizzata dal fisico teorico Yukawa negli anni ’30. Che cos’è un mesone è stato chiarito dall’americano Muray Gell-Mann nel 1964 con il suo modello a quark, per il quale ha ricevuto il premio Nobel nel 1969.Secondo questo modello, ci sono tre particelle quark fondamentali: Il quark up, down e strange e le loro antiparticelle. Un mesone è composto da un quark e un anti-quark. Con la scoperta della radiazione cosmica da parte dell’austriaco Victor Franz Hess negli anni ’20, fu trovata un’altra particella elementare: il muone.Poco dopo, i fisici trovarono più di 100 nuove particelle subatomiche nei primi esperimenti con acceleratori di particelle.Sono tutte soggette agli stessi schemi periodici. Qui sono elencati gli elementi costitutivi della materia, le loro masse e le forze che li tengono insieme, una sorta di tavola periodica fisica degli elementi. Ma da dove prendono la loro massa le particelle? Le simmetrie di questo modello non lo permettono. Un aspetto importante del modello standard è il meccanismo di rottura della simmetria, la simmetria locale che sta alla base delle interazioni deboli. C’è un approccio, c’è una teoria su come questa simmetria viene rotta, chiamata meccanismo di Higgs che prevede, nella versione più semplice, una particella, una particella molto particolare che non è ancora stata osservata. Secondo la sua teoria, c’è un campo che dà la massa alla materia. Trovare la particella che ne fa parte, il Bosone di Higgs, è essenziale, come ha sottolineato il fisico olandese e premio Nobel Martinus Veltman a Lindau nel 2010.Il Modello Standard è un modello complicato in cui l’Higgs gioca un ruolo e deve esserci. Con il Large Hadron Collider al Centro Europeo di Ricerca Nucleare CERN vicino a Ginevra, gli scienziati stanno cercando la cosiddetta particella di Dio. L’acceleratore di particelle più potente del mondo è un anello di magneti superconduttori lungo quasi 27 chilometri.Molto prima della costruzione dell’LHC, il premio Nobel per la fisica, Werner Heisenberg, accolse a Lindau nel 1971 un tale progetto comune europeo: “Un grande progetto scientifico, la cui importanza è riconosciuta da tutti, ma che non può più essere sostenuto da un solo paese europeo a causa degli alti costi, rappresenta, per così dire, un caso ideale di tale lavoro comune. Al CERN, gli scienziati internazionali hanno trovato la prima prova dell’esistenza del Bosone di Higgs. Sperano di poter presto rispondere alla domanda sull’origine della massa di tutte le particelle elementari.

Solo allora il modello standard della fisica sarà completo e l’interazione degli elementi di base della materia chiarita.