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venerdì 13 luglio 2012

Bosone di Higgs, info dal CERN

Per fine luglio è attesa la pubblicazione di una relazione completa relativa alla scoperta della particella “bosone di Higgs”. 
 

Il Modello Standard descrive con successo tutte le particelle elementari che sappiamo esistere e come esse interagiscono l’una con l'altra.


 
Ma la nostra comprensione della natura è incompleta. In particolare, il Modello Standard non riesce a rispondere a una domanda fondamentale: perché la maggior parte di queste particelle elementari hanno masse?



Senza la massa, l'universo sarebbe un luogo molto diverso. Ad esempio, se l'elettrone non avesse massa, non ci sarebbero atomi. Quindi non ci sarebbe materia ordinaria come noi la conosciamo, niente chimica, niente biologia e nessun popolo. Inoltre, il Sole splende grazie ad una delicata interazione tra le forze fondamentali della natura, che sarebbe completamente stravolta se alcune di queste particelle-forza non avessero grandi masse.

A prima vista il concetto di massa non sembra inserirsi nel Modello Standard della fisica delle particelle. Due delle forze del modello - elettromagnetismo e la forza nucleare debole - possono essere descritte da una singola teoria, quella della forza elettrodebole. Gli scienziati hanno sottoposto la teoria elettrodebole a molte prove sperimentali, che ha superato a pieni voti. Tuttavia, le equazioni fondamentali della teoria sembrano richiedere che tutte le particelle elementari siano prive di massa.

Gli scienziati hanno avuto bisogno di una via d'uscita da questo dilemma. Fisici, tra cui Peter Higgs, ha scoperto un meccanismo che, se aggiunto alle equazioni, permetterebbe particelle che hanno masse. Questo ora è conosciuto come il meccanismo di Higgs. Integrando questo meccanismo nel Modello Standard ha permesso agli scienziati di fare previsioni di quantità, tra cui la massa della particella più pesante conosciuta, il quark top. Fisici sperimentali rilevano questa particella proprio dove le equazioni con il meccanismo di Higgs hanno previsto dovrebbe essere.

Secondo la teoria, il meccanismo di Higgs funziona come un supporto che esiste ovunque nello spazio. Le particelle aumentano la massa interagendo con questo mezzo. Peter Higgs ha sottolineato che il meccanismo richiede l'esistenza di una particella invisibile, che noi oggi chiamiamo il bosone di Higgs. Il bosone di Higgs è il componente fondamentale del mezzo Higgs, così come il fotone è il componente fondamentale della luce.

Il bosone di Higgs è la sola particella prevista dal Modello Standard che non è stata ancora vista da esperimenti. Il meccanismo di Higgs non predice la massa del bosone di Higgs in sé, ma piuttosto una serie di masse. Fortunatamente, il bosone di Higgs dovrebbe lasciare un'impronta unica a seconda della sua massa. Così gli scienziati sanno cosa cercare e sarebbero in grado di calcolare la sua massa dalle particelle che vedevano nel rivelatore.

I fisici sperimentali potrebbero trovare che il bosone di Higgs è diverso dalla versione più semplice che il Modello Standard prevede. Molte teorie che descrivono la fisica oltre il Modello Standard, come la supersimmetria e modelli compositi, suggeriscono l'esistenza di uno zoo di nuove particelle, tra cui diversi tipi di bosoni di Higgs. Se uno qualsiasi di questi scenari dovesse rivelarsi vero, trovare il bosone di Higgs potrebbe aprire un passaggio verso la scoperta di una nuova fisica, come ad esempio quella delle superparticelle o della materia oscura. D'altra parte, non trovando il bosone di Higgs al LHC darebbe credito ad un'altra classe di teorie che spiegano il meccanismo di Higgs in modi diversi.