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Il Bosone di Higgs Part I: Che cosa è e perchè è importante?
Passiamo subito al caso: a partire dal 4 Luglio 2012, il Bosone di Higgs è l'ultimo tassello fondamentale
del Modello Standard della fisica delle particelle ad essere scoperto sperimentalmente. "Ma," voi
potreste chiedervi, "perchè il Bosone di Higgs fu incluso nel Modello Standard insieme a altre ben note
particelle come elettroni, fotoni e quark se non era ancora stato scoperto negli anni
Settanta?" Bella domanda. Ci sono due ragioni principali:
Primo, così come l'elettrone è un'eccitazione del campo elettronico, il Bosone di Higgs è
una particella che è semplicemente un'eccitazione dell'onnipresente campo di Higgs. Il
campo di Higgs, a sua volta, gioca un ruolo essenziale nel nostro modello per il decadimento radiattivo, chiamato
forza nucleare debole (in particolare, il campo di Higgs aiuta a spiegare perchè sia così debole).
Parleremo di più di questo nel prossimo video, ma anche se la teoria nucleare debole fu confermata
negli anni Ottanta, nelle equazioni il campo di Higgs è così inestricabilmente legato con la forza debole
che fino ad ora non siamo stati in grado di confermare la sua vera e indipendente esistenza.
La seconda ragione nelll'includere il Bosone nel Modello Standard riguarda alcune questioni specialistiche
per le quali il campo di Higgs dona a tutte le altre particelle una ***. Ma perchè la materia deve essere "donata"
di una *** in primo luogo? Non è la *** una proprietà intrinseca della materia, come la carica
elettrica? Beh, nella fisica delle particelle… no. Ricordate che nel Modello Standard abbiamo prima buttato
giù una "lista di ingredienti" matematici di tutte le particelle che pensiamo siano in natura
(e delle loro proprietà). Potete guardare il mio video sulla "Teoria del Tutto" per un veloce ripasso.
Inseriamo poi questa lista in un grande e simpatico macinino matematico, che risputa fuori equazioni
che ci dicono come queste particelle si comportano.
Eccetto, se proviamo a includere la *** come una proprietà della particelle nella lista degli ingredienti,
il macinino si rompe. Forse la *** è stata una cattiva scelta… ma la maggior parte della particelle che osserviamo
in natura hanno una ***, quindi dobbiamo trovare un modo intelligente di usare gli ingredienti che
faccia uscire la *** nelle equazioni finali senza che essa sia un input- così come si può lasciare
lievito, zucchero e acqua fermentare in alcool senza che questo fosse presente nella composizione iniziale.
E come potete aver a grandi sorsi anticipato, la soluzione è di inserire il campo di Higgs come lievito
tra gli altri ingredienti del Modello Standard, così che quando lasciamo che la matematica fermenti,
otteniamo particelle che hanno ***! Ma questo modello fa fermentare anche qualcosa che NON intendevamo:
una solitaria particella di Higgs, il famigerato Bosone. E dal momento che il modello funziona così bene a spiegare
tutto il resto, capimmo che fosse molto probabile che anche il solitario bosone fosse corretto!
Per riassumere, il Bosone di Higgs è una particella che è un'eccitazione residua del campo di
Higgs, che a sua volta fu necessario nel Modello Standard per 1) spiegare la forza nucleare debole
e 2) spiegare perchè tutte le altre particelle hanno una ***. Tuttavia, il bosone è
l'unica parte del campo di Higgs che è indipendentemente verificabile, precisamente poichè la altre parti
sono legate con la forza nucleare debole e nel donare *** alle particelle. Il fatto che il
Bosone di Higgs sia così indipendente dal resto del Modello Standard è il motivo per cui è l'ultimo
pezzo del puzzle ad essere scoperto - e se si scoprisse essere esattamente ciò che è stato predetto,
il Modello Standard sarebbe completo.
L'unico problema è che sappiamo che il Modello Standard NON è una completa descrizione
dell'universo (manca completamente della gravità, per esempio). Così per i fisici, sarebbe
molto più interessante E di aiuto se il Bosone di Higgs risultasse essere non proprio
ciò che ci aspettiamo… In seguito potremmo ottenere delle tracce su come raggiungere una più profonda comprensione
dell'universo. Pertanto anche se abbiamo appena fatto una scoperta, non possiamo sederci e rilassarci.
Ci serve un indizio, Signor Higgs.
Continua nella Parte II e III