Che cos’è il bosone di Higgs?


Il bosone di Higgs è una particella massiva che prende
il nome dello scienziato scozzese che per primo, negli
anni 60, la introdusse nel contesto di un teoria che
verra’ poi chiamata “Modello Standard” (MS).


Tutti i fenomeni fisici che coinvolgono particelle
fondamentali, infatti, sono descritti o meglio sono in
accordo, con le previsioni fatte mediante questo modello
sviluppato nel corso di 40 anni (!) e adesso, nei limiti
tecnici attuali, sperimentalmente verificato.




Quello di Higgs e’ stato un passo verso la costruzione di
una teoria unificata e realistica delle interazioni
elettrodeboli che ha visto in Schwinger e Glashow i padri
fondatori (fine anni 50 inizio 60) e in Salam e Weinberg
coloro che ne hanno dato la stesura definitiva.




Prima di approfondire il discorso e’ opportuno ricordare
che cosa e’ un bosone.

In natura esistono due
tipi essenziali di particelle: i fermioni e i bosoni. I
primi sono caratterizzati dal fatto di avere spin
semiintero (1/2,3/2…) e di obbedire al principio di
esclusione di Pauli, secondo il quale in un sistema di
fermioni , due o piu’ particelle (elettroni ad esempio)
non possono trovarsi nello stesso stato.
I bosoni invece hanno spin intero (0,1,2…) e possono
occupare lo stesso stato in maniera arbitraria
(solitamente, ed erroneamente, per capire cosa e’ lo
spin, si immagina che ogni particella sia assimilabile ad
una piccola trottola che gira dotata quindi di un suo
momento angolare).
Il bosone che ha spin uguale a zero è chiamato
“bosone scalare” e quello di Higgs appartiene a
questo gruppo. I bosoni che hanno spin diverso da zero
sono detti “bosoni vettoriali”.

Visto che adesso sappiamo cosa e’ un bosone possiamo
tornare al MS.
Come detto, questo è il primo tentativo di teoria
unificata delle interazioni elettrodeboli; queste
interazioni possono essere interpretate come la
manifestazione di una simmetria unica che lega e
determina le stesse interazioni tra particelle
fondamentali.Purtroppo questa bella simmetria ha un grave
difetto visto che non riesce a determinare ne’ la massa
degli elettroni ne’ degli intermediari delle forze deboli
che sono i bosoni vettoriali W+, W-, Z0 (la scoperta
sperimentale dei quali ha portato C.Rubbia al premio
Nobel).
Cosa me ne faccio di una simmetria che non mi dà le
masse delle particelle che entrano in gioco nelle
interazioni? Semplice(si fa per dire)!
Si rompe questa simmetria! Tramite questa incredibile
pensata, la teoria è in grado di fornirci i dati da noi
richiesti, cioe’ le masse delle particelle che entrano in
gioco in questi processi. Questo meccanismo e’ chiamato
dai fisici “rottura spontanea di simmetria”;
purtroppo la rottura di questa simmetria prevede
l’esistenza di una particella che rende la teoria (il MS)
un po’ meno comprensibile: il famigerato e tanto
ricercato bosone di Higgs.

A dispetto delle piu’ valide conferme sperimentali che il
modello standard “funziona”, il bosone di Higgs
non e’ stato ancora trovato; al piu’ e’ stato dato un
limite inferiore per la sua massa.
Se il bosone c’e’ bisogna cercarlo ad energie piu’ grandi
di questa soglia; ecco il motivo per cui si cerca di
costruire acceleratori sempre piu’ grandi in modo di
avere energie sempre maggiori.

A questo punto c’e’ da chiedersi se il MS funziona ancora
bene ad energie tanto piu’ grandi di quelle che governano
i processi elettrodeboli. Da qui la necessità di nuovi
approcci al problema, come le teorie supersimmetriche,
che sembrerebbero controllare con più disinvoltura del
MS la parte di rottura di simmetria.