bosoni di Higgs

bosoni di Higgs

Particelle scalari che determinano la rottura spontanea di una simmetria di gauge (meccanismo di Brout-Englert-Higgs). Supponiamo di avere una teoria di gauge basata su una certa simmetria e che oltre a dei bosoni di gauge e dei campi fermionici si abbiano anche dei multipletti di campi scalari, indicati genericamente con ϕ, con leggi di trasformazione specificate e non banali (cioè che non siano tutti invarianti). Data la più generale Legrangiana gauge invariante rinormalizzabile, può accadere che in una certa regione dello spazio dei parametri di massa e di accoppiamento del potenziale scalare, il minimo dell’energia non corrisponda ad un valore unico dei campi scalari ϕ ma che esista tutta un’orbita di valori minimi, con un modulo fissato di ϕ: ∣ϕ∣=ϕ₀ diverso da zero e differenti per una fase. Un valore fissato di ϕ sull’orbita di minimo, diciamo ϕ=ϕ₀, che si denomina valore di aspettazione non nullo nel vuoto, determina la rottura spontanea delle simmetrie che non lasciano invariato ϕ₀ (per inciso, questa è la ragione per introdurre un campo scalare: altrimenti il gruppo di Lorentz non lo lascerebbe invariato e la corrispondente simmetria sarebbe rotta). Ma invece di apparire un bosone di Goldstone a massa nulla, il bosone di gauge associato a ogni simmetria rotta acquista una massa. Ovvero il grado di libertà corrispondente al bosone di Goldstone diviene lo stato di elicità (componente dello spin nella direzione dell’impulso) zero per un bosone di gauge che acquista massa. Le restanti componenti scalari invece rimangono nello spettro osservabile e sono i bosoni di Higgs. Nel Modello Standard delle interazioni elettrodeboli, la rottura spontanea si realizza con il meccanismo di Higgs. Una o più di tali particelle scalari deve necessariamente essere presente nello spettro, con masse non lontane dall’intervallo finora esplorato, ma nessuna è stata ancora osservata e un grande sforzo sperimentale è in atto per rivelare le particelle di Higgs e completare così la verifica del Modello Standard.

→ Interazioni fondamentali; Particelle elementari. Esperimenti