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0401. Bosone di Higgs e meccanismo di Higgs

bosone higgsChe differenza c'è tra bosone di Higgs e meccanismo?(Farouk Rafraf)
Si conosce il raggio di azione del bosone di Higgs? (Carlo Prasciolu)

 

 

 


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La fisica moderna descrive le particelle elementari come delle eccitazioni di "campi". In matematica e fisica con campo si indica una funzione matematica che associa ad ogni punto dello spazio uno o più valori. Un esempio di campo è mostrato nella figura 1: ad ogni punto corrisponde un numero il cui valore è rappresentato da un cerchietto.

scienzapertutti_eccitazionecamposcalare Fig. 1 - Esempio di campo scalare. Ad ogni punto dello spazio viene associato
un numero il cui valore è  indicato dall'area di un cerchietto.

 

In genere i campi sono nulli ovunque. Se invece vengono perturbati, si creano delle onde , come quando si lancia un sasso  in uno stagno. Queste onde rappresentano le particelle elementari (figura 2).

Uno dei problemi della teoria è di non saper descrivere particelle massive. Tutte le particelle devono avere massa nulla.

scienzapertutti_camposcalareFig. 2 - Una particella è  rappresentata da una increspatura del campo.



La massa icona_glossario di un oggetto si manifesta quotidianamente come la resistenza icona_glossario che esso oppone quando si cerca di accelerarlo o frenarlo. Si pensi ad esempio al diverso comportamento che ha il carrello della spesa prima e dopo averlo riempito al supermercato. Per dotare le particelle di una massa, come un carrello della spesa pieno, è stato escogitato un meccanismo che prevede l'esistenza di una nuova particella, il bosone di Higgs icona_minibiografia.
Anche il bosone di Higgs, come tutte le particelle, è descritto dall'increspatura di un campo. C'è però una differenza fondamentale  di questo dagli altri campi. Esso ha un valore non nullo in ogni punto dello spazio, per cui le altre particelle, come gli elettroni o come i bosoni W e Z, risentono della sua presenza ovunque si trovino.
Il campo di Higgs ha l'effetto di opporsi a qualunque accelerazione e decelerazione imposta alle particelle elementari, esattamente come succede quando si ha il carrello pieno, facendo si che esse si comportino come se fossero massive. Questo meccanismo permette quindi di mantenere particelle a massa nulla, ma di farle comportare come massive.

L'esistenza di questo campo prevede anche l'esistenza delle sue increspature, cioè il bosone di Higgs. Averlo prodotto e osservato in laboratorio ha permesso ai fisici di comfermare questo incredibile costrutto teorico.

Va infine sottolineato che l'interazione con il campo di Higgs avviene senza lo scambio di bosoni intermedi, cosa che avviene invece per le forze elettrodebole e forte. Questo tipo di interazione ha quindi un raggio di azione nullo. Se invece due particelle interagissero tra loro mediante le increspature del campo di Higgs, allora il raggio di interazione sarebbe dell'ordine di un miliardesimo di miliardesimo (10-18) di metro.   


In Breve:  Le particelle sono descritte come increspature di entità chiamate campi. I campi sono in genere nulli ovunque, tranne che sulle increspature. Il bosone di Higgs è descritto anche lui come l'increspatura di un campo, il campo di Higgs, che assume però valori diversi da zero ovunque. Le  particelle, originariamente a massa nulla, risentono della presenza di questo campo e si comportano come fossero massive. Questo meccanismo è detto appunto "Meccanismo di Higgs".

 

 Claudio Gatti - Fisico

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