Bosone di Higgs o Particella di Dio?

Bosone di Higgs o Particella di Dio, scegliete uno dei due, ma entrambi, significano una grandissima scoperta della fisica all’origine del Mondo

Bosone di Higgs o Particella di Dio

Bosone di Higgs o Particella di Dio, scegliete uno dei due ma entrambi significano una grandissima scoperta della fisica. perdonatemi, non sono un fisico, e quindi, penso, come la maggior parte di voi, di avere almeno il diritto di sapere di cosa stiamo parlando visto che gli organi di informazione ufficiale, pur di scrivere in fretta la notizia, tralasciano quello che …. anche loro che scrivono, probabilmente, come la maggior parte di noi, non sanno.

Il bosone di Higgs è un ipotetico bosone massivo e scalare previsto dal Modello standard ed è l’unica particella del modello la cui esistenza debba essere ancora verificata sperimentalmente.

Esso giocherebbe un ruolo fondamentale in quanto portatore di forza del campo di Higgs, che secondo la teoria permea l’universo e, mediante rottura spontanea di simmetria dei campi elettrodebole e fermionico, conferisce la massa alle particelle.

La sua importanza è anche dovuta al fatto che può garantire la consistenza del Modello standard, che senza di esso descriverebbe processi con unaprobabilità maggiore di uno, risultando inefficace.

Pur non essendo mai stata osservata, secondo una parte della comunità scientifica vi sarebbero alcuni indizi dell’esistenza di questa particella (vedi Storia).

A parte tutto, qui sotto è spiegato meglio:

Il bosone di Higgs è il quanto di uno dei componenti del campo di Higgs. Secondo la teoria cosmologica prevalente, nei momenti iniziali dopo il Big bang il campo di Higgs avrebbe subìto un processo di condensazione tachionica, acquisendo un valore non-zero che permea tutto lo spazio vuoto dell’universo in qualsiasi istante, detto valore di aspettazione del vuoto. L’esistenza di questo valore giocherebbe un ruolo fondamentale provocando la rottura della simmetria di gauge, e dando di conseguenza massa ai bosoni vettori elettrodeboli W e Z e allo stesso bosone di Higgs. Il meccanismo di Higgs così concepito è il più semplice in grado di dare massa ai bosoni di gauge, garantendo la compatibilità con le teorie di gauge.

Poi, per i fisici, quello scritto sotto è superfluo, per me, può bastare quello scritto sopra…

Entrando più in dettaglio, il campo di Higgs consiste in realtà di due campi complessi, doppietto di isospin debole (gruppo di simmetria SU(2)_L) e singoletto di ipercarica debole (gruppo U(1)_Y) con valore di ipercarica pari a +1; ne discende che il campo con terza componente di isospin debole +½ ha carica elettrica +1, mentre l’altro (isospin -½) è neutro. Assumendo, come già accennato, che la componente reale del campo neutro, la cui particella corrisponde al bosone di Higgs, abbia un valore di aspettazione sul vuoto non nullo e generi di conseguenza una rottura di simmetria, i restanti tre campi reali (due dal campo carico e uno formato dalla parte immaginaria del campo neutro) sarebbero tre bosoni di Goldstone, per definizione privi di massa e scalari (cioè a 1 grado di libertà). Ma dato che, per il meccanismo di Higgs, i campi di gauge sono accoppiati ai campi di Higgs tramite le derivate covarianti, i bosoni di Goldstone divengono le componenti longitudinali dei bosoni ,  e , i quali, passando perciò dai 2 ai 3 gradi di libertà di polarizzazione, acquistano massa.

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Poiché il campo di Higgs è un campo scalare, il bosone di Higgs ha spin zero e non ha momento angolare intrinseco. Il bosone di Higgs è anche la sua stessa antiparticella ed è CP-even, cioè è pari sotto un’operazione di simmetria CP. Come già detto, il Modello standard non predice il valore della massa del bosone di Higgs. Se tale valore risultasse compreso tra 115 e 180 GeV, la teoria potrà essere valida a tutte le scale di energia fino alla scala di Planck (10¹⁶ TeV). Il valore di energia più elevato consentito dalla teoria in assenza del bosone di Higgs (o di qualche altro meccanismo di rottura della simmetria elettrodebole) è ipotizzabile intorno a 1,4 TeV; oltre questo punto, venendo a mancare tale meccanismo, il Modello standard diventerebbe inconsistente poiché l’unitarietà probabilistica sarebbe violata in certi processi di scattering. In particolare lo scambio di bosoni di Higgs correggerebbe virtualmente il vigente cattivo andamento dell’ampiezza di probabilità nello scattering elastico delle componenti longitudinali di due bosoni vettori di tipo W ad alte energie.

Comunque, stando alle notizie di oggi, il momento della scoperta del Bosone di Higgs o della Particella di Dio, è vicinissimo. Scoprire, il mai scoperto, quello che si cela dietro al big bang … sta all’origine dell’universo e ….scusate se è poco!

Ecco la notizia da fonti ufficiali di oggi:

Corsa finale verso la scoperta della cosiddetta ‘particella di Dio’, il bosone di Higgs per il quale esiste la massa. Rispetto ai dati preliminari presentati al Cern nel dicembre scorso, i nuovi dati raccolti dagli stessi esperimenti Atlas e Cms, entrambi del Large Hadron Collider (Lhc), sembrano aver ridotto in modo importante i margini di errore. Nonostante il silenzio dei ricercatori, ancora impegnati nel completamento dell’analisi dei dati, si sta scatenando una vera e propria febbre dell’attesa sui blog.

L’intenzione dei responsabili dei due esperimenti, Fabiola Gianotti per Atlas e Joseph Incandela per Cms, è presentare i dati nel congresso di fisica delle particelle in programma in Australia, a Melbourne, dal 4 all’11 luglio.

Tuttavia tempi e modi dell’annuncio dei dati, a quanto si apprende, sono comunque in corso di discussione. Quello che i fisici impegnati nei due esperimenti stanno facendo è completare le analisi cominciate in dicembre e relative alle tracce del bosone di Higgs nel campo dei fotoni, sia analizzare i nuovi dati relativi ad altre particelle, come i leptoni. ‘’Non c’e’ ancora il ‘numero magico’’’, ha spiegato il presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Fernando Ferroni, riferendosi al margine di errore minimo perche’ si possa parlare di una scoperta. ‘’Non e’ un’operazione semplice, ma escluderei che non stanno vedendo niente’’, ha aggiunto. Se la conferma arriverà la scoperta del bosone di Higgs, ha osservato Ferroni, ‘’sara’ la piu’ importante di questa fisica straordinaria’’.