Messaggio

Il padre delle masse : il Bosone di Higgs

Da  Democrito ad oggi gli scienziati hanno sempre avuto la convinzione che tutte le cose siano formate da particelle assemblate tra loro. La descrizione del loro comportamento è sintetizzato da un modello chiamato “Modello Standard”.

Il Modello standard (MS) è una teoria che descrive tutte le particelle elementari e tre delle quattro forze fondamentali note, ossia le interazioni forti, quelle elettromagnetiche e quelle deboli (queste ultime due unificate nell'interazione elettrodebole). Si tratta di una teoria coerente sia con la meccanica quantistica che con la relatività speciale. Ad oggi, le previsioni del Modello standard sono state in larga parte verificate sperimentalmente con ottima precisione. Tuttavia, esso non può essere considerato una teoria completa delle interazioni fondamentali.

Non comprende infatti la gravità, per la quale non esiste una teoria quantistica coerente. Non prevede, inoltre, l'esistenza della materia oscura che costituisce gran parte della materia esistente nell'universo. Nel Modello standard le particelle fondamentali sono raggruppate in due categorie: le particelle costituenti la materia, ovvero i quark ed i leptoni e le particelle mediatrici delle forze (vedi tabella) .Tutta la materia ordinaria che osserviamo nel mondo macroscopico è costituita da quark e leptoni: è infatti costituita da atomi che sono a loro volta composti da un nucleo ed uno o più elettroni, che sono i più leggeri tra i leptoni carichi. Il nucleo è costituito a sua volta da protoni e neutroni che sono composti ciascuno da tre quark.

Il Modello standard non è però in grado di spiegare perché la massa delle particelle sia proprio quella osservata. Nessuna equazione ha infatti un operatore matematico dal quale produrre la massa. La possibile soluzione del problema venne proposta da Peter Higgs. Egli affermò che le particelle non hanno massa di per sé, ma esiste nell’universo un Campo (campo vettoriale chiamato Campo di Higgs) che conferisce alle particelle in movimento una determinata massa che dipenderebbe dalla decelerazione che avrebbero subito le particelle attraversando il Campo di Higgs. Traducendo l’idea di Higgs in linguaggio matematico sembrava proprio funzionare! A un certo punto, però, succedeva qualcosa di strano: il Campo condensava su se stesso dando vita a un corpuscolo.

Questo corpuscolo si ipotizzò essere una nuova particella, che sarebbe responsabile delle masse di tutte le altre particelle e prese il nome di Bosone di Higgs. Dopo questa nuova teoria gli scienziati si posero tutti la stessa domanda: ”Dov’è? Perché ancora non siamo stati capaci di trovare questa particella?” La risposta è nell’energia necessaria a produrre la particella stessa. Avvicinandosi di molto al valore di 200 GeV (1 gigaelectron volt = 1.6 × 10-10 J, com’è noto, l’energia viene convertita in massa attraverso l’equazione di Einstein E=mc2); gli scienziati hanno osservato e registrato fenomeni che potrebbero essere interpretati come conseguenza dell’esistenza dei Bosoni di Higgs. Oggi ci si aspetta che il CERN sia in grado di confermare l’ipotetica esistenza di tali particelle.

Classificazione delle particelle elementari
secondo il modello standard

A cura di

Francesco Tarallo, III E

User opinions

Joomla templates by a4joomla