Il bosone di Higgs

3. Il bosone di Higgs

di Amedeo Balbi, in redazione pdn, pl

Torniamo al problema dell’origine della massa. La modifica al modello elettrodebole di Sheldon Glashow, icona_biografia Steven Weinberg icona_biografia e Abdus Salam icona_biografia, e basata sul meccanismo di Higgs, prevede l’introduzione di un nuovo campo di forze che pervade tutto lo spazio: il campo di Higgs icona_esperto[224], a cui è associata una nuova particella, il bosone di Higgs (un pò come al campo elettromagnetico è associato il fotone). È proprio il campo di Higgs a fornire la chiave per la rottura di simmetria dell’interazione elettrodebole e a spiegare perché le particelle hanno massa. Ad alte energie (come quelle presenti nell’Universo primordiale) il campo di Higgs è simmetrico, l’interazione elettromagnetica e quella debole sono unificate, e tanto i bosoni W e Z che il fotone sono privi di massa. A basse energie (come quelle dell’Universo attuale) non soltanto l’interazione elettromagnetica e l’interazione debole appaiono distinte, ma si altera anche la simmetria del campo di Higgs: ed è così, attraverso l’interazione con il campo di Higgs non più simmetrico, che i bosoni W e Z acquistano una massa, mentre il fotone ne resta privo.

Un’analogia si può fare con il comportamento di una trottola in funzione della sua velocità di rotazione e quindi della sua energia cinetica. Quando la sua energia è elevata e quindi possiede grande velocità di rotazione, la trottola ruota attorno all’asse verticale. Tale asse rappresenta un asse di simmetria e tutte le direzioni nel piano orizzontale sono equivalenti tra loro. Quando la trottola termina la sua energia cinetica e si ritrova quindi a velocità nulla, essa cade individuando una direzione nel piano orizzontale. In tal modo si perde la situazione di simmetria: si dice che la simmetria si è rotta in modo spontaneo.

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  Trottole in rotazione attorno ad un asse verticale di simmetria: tutte le direzioni nel piano orizzontale sono equivalenti tra loro.   Quando la trottola si ferma, cade individuando una direzione nel piano rispetto alle altre. La simmetria si è “spontaneamente rotta”.  

In definitiva, attraverso la presenza del campo di Higgs nello spazio vuoto, è possibile spiegare l’origine della massa di tutte le particelle elementari del Modello Standard. Finalmente le diverse masse si spiegano con la differente intensità della loro interazione con il campo di Higgs.

prova testoUn’analogia usata comunemente per rappresentare la diversa interazione delle particelle elementari con il campo di Higgs, e quindi l’origine delle loro masse, è quella di immaginare palline di diversa grandezza e velocità che attraversano un fluido molto viscoso (come della melassa): il fluido si appiccica in modo diverso alle varie palline, rallentandole in misura maggiore o minore. Se il campo di Higgs non ci fosse, l’universo sarebbe fatto di particelle senza massa in moto alla velocità della luce!

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