Il bosone di Higgs

2. La rottura spontanea di simmetria

di Amedeo Balbi, in redazione: pdn, pl

scienzapertutti_rottura_simmetriaIl concetto di rottura di simmetria può essere compreso con un’analogia. Prendiamo una sottile barra cilindrica di metallo, e poggiamola in verticale su una superficie dura. Se ora ruotiamo la barra intorno al suo asse verticale, non notiamo nessun cambiamento: il sistema è perfettamente simmetrico rispetto a queste rotazioni. Ora, iniziamo ad applicare una pressione dall’alto verso il basso sull’estremità superiore della barra. Dapprima non succederà nulla, ma appena la pressione sarà abbastanza grande (superando un valore critico che dipende dalle caratteristiche fisiche del sistema) la barra improvvisamente si incurverà. Non possiamo prevedere verso quale delle infinite direzioni possibili si creerà la gobba. Quello che sappiamo, però, è che questa nuova configurazione del sistema non è più simmetrica rispetto alle rotazioni intorno all’asse verticale. La simmetria iniziale si è rotta.

La rottura spontanea di simmetria si presenta molte volte in natura, in contesti diversi, ma il meccanismo è simile a quello dell’esempio precedente. Dapprima un sistema fisico si trova in uno stato ad alta simmetria, ma, quando qualche parametro esterno al sistema viene alterato (ad esempio la temperatura), il sistema passa improvvisamente in un nuovo stato dove simmetria iniziale si è rotta.

 

Questo è esattamente ciò che avviene secondo il modello elettrodebole. Alle altissime temperature presenti nell’Universo dopo il Big Bang l'interazione elettromagnetica e quella nucleare debole erano unificate: al diminuire dell’energia, nel corso della successiva espansione dell’Universo Bambino , la simmetria si è rotta spontaneamente e le due interazioni si sono separate. Altre teorie prevedono analoghi meccanismi di rottura di simmetria che hanno differenziato in diversi momenti dopo il Big Bang le altre forze fondamentali da quella che era l'unica Super Forza al momento iniziale.

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