In questo articolo…
Il bosone di Higgs è l’ultimo tassello del Modello standard, la teoria unificante Relatività ristretta e Meccanica quantistica. Nel giugno del 2012, dopo anni di ricerca ed ingenti investimenti economici, il CERN annuncia una clamorosa scoperta. L’acceleratore di particelle, il Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra, ha isolato una particella con proprietà corrispondenti a quelle teorizzate da Peter Higgs, François Englert e Robert Brout nel 1964: è il bosone di Higgs.
Che cos’è il bosone di Higgs?
Secondo la teoria quantistica dei Campi, il bosone di Higgs non sarebbe altro che l'”eccitazione” del cosiddetto campo di Higgs, che permea tutto lo spazio come una sorta di liquido viscoso selettivo. Le particelle acquisiscono massa solo quando interagiscono con il campo di Higgs, e cioè quando sono “rallentate” dai suoi bosoni. A seconda delle proprietà intrinseche delle particelle, queste assumeranno una massa diversa.
Crediti: INFN
L’esistenza del campo di Higgs preclude la possibilità che il concetto di spazio vuoto sia reale. Nel mondo quantistico, infatti, l’esistenza del vuoto sarebbe una contraddizione del Principio di indeterminazione di Heisenberg: posizione e velocità delle particelle non possono essere entrambe nulle. Il vuoto è pensato quindi come un equilibrio dinamico di particelle di materia e di antimateria in continua creazione e annichilazione. Sono le fluttuazioni quantistiche dello spaziotempo, a cui è sempre associata un’energia non nulla.
Ora si capisce perché il bosone di Higgs sia chiamato, con dispiacere di Peter Higgs stesso, “la particella di Dio”: grazie al campo di Higgs, si concretizza la materia a partire dal – falso – vuoto. Il vuoto quantistico contiene già, virtualmente, o in potenza, gli oggetti materiali, ma questi non hanno energia a sufficienza per manifestarsi con la loro massa. In questo senso, citando Étienne Klein, potremmo dire che “il vuoto è il prologo della materia”: la materia è tale a partire dal vuoto – quantistico – che questa colma manifestandosi. Sono le fluttuazioni quantistiche dello spaziotempo, al quale è sempre associata una energia non nulla.
Bosone di Higgs: capirlo con un’analogia
Immaginiamo una festa, organizzata in un grande salone dotato di angolo bar. Ci sono molte persone, sparpagliate in maniera più o meno uniforme in tutto lo spazio. Immaginiamo ora che entri dall’ingresso principale un esattore delle tasse. Nessuno lo ferma per parlare e tutti lo evitano, perciò l’uomo può avviarsi verso il bar senza nessun tipo di intralcio e con una velocità sostenuta. Ad un certo punto, dalla porta entra un grande scienziato: è il fisico Peter Higgs, molto popolare e acclamato da tutti i presenti. Higgs vorrebbe raggiungere il bancone dell’angolo bar ma viene frequentemente rallentato dalla gente presente alla festa.
L’esattore delle tasse e il fisico sono due particelle, il salone che ospita la festa è il campo di Higgs. La particella rappresentata dall’esattore non interagisce con il campo di Higgs e non viene rallentata: viaggia alla velocità della luce, senza acquisire massa. La particella del fisico, invece, interagisce con il campo, che si manifesta sotto forma di bosoni (i gruppi di persone che si avvicinano e si allontanano sono come “eccitazioni” del campo). Nel farlo, la particella del fisico acquisisce massa, venendo rallentata. Il bosone di Higgs è definito come l’eccitazione dell’analogo campo, e può essere immaginato come la stessa eccitazione che coinvolge la persone vicine allo scienziato, Peter Higgs.
Leggi anche
Modello standard: quante particelle esistono?
