DOMANDA di Adele
Cos’è il bosone di Higgs, chiamato anche “particella di DIO”?
RISPOSTA:
Nella fisica delle interazioni fondamentali è stato costruito il cosiddetto Modello Standard, un modello teorico di riferimento che identifica i costituenti elementari della materia in due specie di particelle, chiamate quark e leptoni. Tutta la materia ordinaria che osserviamo è costituita da sei quark, organizzati in tre famiglie, e sei leptoni, anch’essi organizzati in tre coppie.
Le interazioni fra i costituenti fondamentali sono regolate da tre forze :
- la forza elettromagnetica;
- la forza forte;
- la forza debole.
Queste forze sono trasmesse da altre particelle chiamate bosoni mediatori. Possiamo immaginare i bosoni come particelle utilizzate dai fermioni (insieme ai bosoni sono una delle due classi fondamentali in cui si dividono le particelle, essi sono i costituenti della materia) per comunicare ed interagire tra di loro; in particolare il fotone (particella elementare di energia luminosa) è il bosone di scambio dell’interazione elettromagnetica.
Il Modello Standard descrive con grande successo le interazioni dei costituenti elementari della materia in un ampio intervallo di energia: dai pochi elettronvolt (eV), corrispondenti all’energia di legame degli elettroni negli atomi, fino a 100 GeV. Rimane tuttavia irrisolto un quesito fondamentale riguardante il meccanismo di generazione delle masse dei costituenti elementari. La simmetria che governa le interazioni deboli ed elettromagnetiche implica che i mediatori di tali forze, così come i quarks e leptoni, debbano avere massa nulla, dovrebbero essere quindi particelle che nel vuoto si muovono alla velocità della luce, in chiaro contrasto con l’evidenza sperimentale. Per risolvere tale probema nel 1964 due lavori teorici quasi contemporanei, di Brout ed Englert il primo, di Higgs il secondo, identificarono un fenomeno fisico che suggerì la nascita di una nuova teoria. Secondo questa teoria, le masse dei costituenti elementari sono il risultato di una nuova interazione: l’interazione con il campo di Higgs.
Il campo di Higgs costituirebbe una sorta di mezzo omogeneo, diffuso in tutto lo spazio, dove le varie particelle in movimento acquistano massa e il mediatore di tale campo è proprio il bosone di Higgs.
Nel 1967-1968 Weinberg e Salam costruirono un modello realistico per le interazioni deboli basato proprio sul meccanismo di Brout-Englert-Higgs, e la consistenza di questo modello aveva trovato negli ultimi 30 anni numerosi riscontri sperimentali. Tuttavia fino allo scorso 4 Luglio 2012 mancava ancora la prova finale, l’evidenza sperimentale del bosone di Higgs. La scoperta avvenuta al CERN con gli esperimenti ATLAS e CMS presso il Large Hadron Collider (LHC) rappresenta un momento topico per la fisica delle particelle, portando ulteriori conferme e completando il Modello Standard. E’ oltremodo notevole considerare che dopo 48 anni una teoria trova la sua conferma sperimentale, “Thanks for making this discovery during my lifetime” (“Grazie per aver fatto questa scoperta durante la mia vita”) diceva Peter Higgs dopo la presentazione.
Piccolo inciso : l’espressione “Particella di Dio” nasce da un testo divulgativo di Leon Lederman che, per sfogare la sua frustrazione dovuta all’elusività di questa particella ad essere vista sperimentalmente, la definì “The Goddamned Particle”, ossia “La particella dannata”, una trasposizione non fedele l’ha resa famosa con l’eliminazione del “damned”.
Per chi vuole saperne di più consiglio questi due video:
http://vimeo.com/41038445
http://www.youtube.com/watch?v=WjBIFSsz30Y\&feature=youtu.be