0459. Il campo di Higgs

espertomini

Salve, vorrei sapere in che modo e dove viene identificato il campo di Higgs: è un campo simile a quello elettromagnetico che agisce solo relativamente vicino a qualcosa che lo generi oppure è un genere di campo differente? Da cosa è generato e quali sono le sue caratteristiche?
Alessio

 


sem_esperto_rosso

 

Al bosone di Higgs icona_esperto , la particella scoperta dagli esperimenti ATLAS icona_linkesterno e CMS icona_linkesterno al CERN di Ginevra nel 2012, è associato un campo, ovvero una grandezza fisica che ha valori in tutti i punti dello spazio-tempo, detto campo di Higgs. La stessa cosa vale per il campo elettromagnetico, che è generato da cariche elettriche, ma può essere definito in ogni punto dello spazio-tempo in termini di onde o radiazione elettromagnetica. A differenza del campo elettromagnetico, che è un campo vettoriale, il campo di Higgs icona_esperto[224] è un campo scalare complesso. A tale caratteristica corrisponde il numero quantico di spinicona_esperto[400] , che non ha un analogo in meccanica classica, ma può essere associato a un momento angolare intrinseco, legato ad una sorta di rotazione di una particella intorno al proprio asse: lo spin vale 1 per i campi vettoriali, come quello elettromagnetico, e zero per i campi scalari come il campo di Higgs.

 

bosone higgs

Evento di collisione nell’esperimento Cms di Lhc (CERN) nel 2011.

 

Entrando ulteriormente nei dettagli, nel Modello Standard icona_esperto delle particelle elementari il campo di Higgs è un doppietto di isospin debole, ovvero presenta due componenti che sono indistinguibili per quanto riguarda l'interazione deboleicona_esperto. Queste due componenti hanno rispettivamente carica elettrica +1 e 0 e, così come al campo elettromagnetico è associato il fotone, cioè il quanto delle interazioni elettromagnetiche, alla parte reale del campo neutro è associata la particella di Higgs. Nel Modello Standard il ruolo del campo di Higgs è fondamentale: le particelle elementari acquistano massa in seguito proprio all'interazione con esso. Infatti, si ipotizza che il campo di Higgs permei tutto l'Universo come un liquido viscoso e le particelle, interagendo con tale campo, rallentino e acquistino una massa. Il fatto che alcune particelle siano più pesanti di altre, per esempio il quark top o i bosoni W e Z, o la differenza di massa tra protone, neutrone ed elettrone, i costituenti della materia negli stati aggregati, viene spiegata in termini dell'intensità dell'interazione di queste col campo di Higgs. La massa dello stesso bosone di Higgs è dovuta alla sua interazione con se stesso, mentre il fotone, mediatore dell'interazione elettromagnetica, non interagisce con l'Higgs, è a massa nulla e si muove alla velocità della luce. Infatti, in base alle simmetrie sulle quali si basa il Modello Standard, le particelle elementari dovrebbero avere massa nulla e viaggere alla velocità della luce; a causa della cosiddetta "rottura spontanea" di tale simmetria, esse interagiscono con il campo di Higgs, acquistano massa e si muovono a velocità finita.

 

Gennaro Corcella, fisico

 

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ultimo aggiornamento gennaio 2017