HIGGS, Peter Ware
HIGGS, Peter Ware
Fisico inglese, nato a Newcastle upon Tyne il 29 maggio 1929. Professore emerito di fisica teorica presso l’Università di Edimburgo (dove ha insegnato dal 1980), ha dato un contributo decisivo alla costruzione della moderna teoria di campo delle interazioni fondamentali (il cosiddetto Modello standard), ipotizzando un meccanismo teorico (meccanismo o fenomeno di Higgs) di rottura spontanea della simmetria in grado di dare massa diversa da zero ai bosoni vettoriali mediatori delle forze elettrodeboli (W±, Z), lasciando il fotone di massa nulla. Nel 2012, gli esperimenti condotti nell’acceleratore di particelle LHC (Large Hadron Collider) del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), a Ginevra, hanno evidenziato l’esistenza di una particella (bosone di Higgs) dalle caratteristiche compatibili con quelle previste dalla teoria del meccanismo di Higgs. Nel 2013, per questa conferma sperimentale della teoria che spiega l’origine della massa delle particelle subatomiche, H. e il suo collega François Englert sono stati insigniti del premio Nobel per la fisica.
Il meccanismo di H. prevede che le particelle fondamentali passino da una condizione in cui non hanno massa e si muovono molto velocemente a quella, causata dalla transizione di fase del campo di H., in cui hanno i valori di massa diversi da zero misurati sperimentalmente e si muovono più lentamente. Il passaggio di una particella attraverso il campo di H. induce un’interazione che genera la mas sa della particella. H. ha ipotizzato quindi l’esistenza di un campo fisico che permea tutto lo spazio: interagendo con esso le particelle acquisiscono massa. Alla formulazione di idee analoghe sull’origine della massa hanno contribuito, contemporaneamente a H., anche altri scienziati: Englert, Robert Brout, Tom Kibble, Gerald Guralnik, Richard Hagen.
La rottura spontanea di simmetria nel Modello standard – che nel meccanismo di H. è indispensabile per dare origine alle masse delle particelle – si suppone sia avvenuta nei primissimi stadi dell’Universo. Prima di allora, secondo la teoria elettrodebole standard, la simmetria era perfettamente conservata e le particelle equivalenti. Si è passati cioè da una configurazione iniziale simmetrica caratterizzata da masse uguali e nulle per bosoni (W±, Z) e fotoni, che però era instabile, a una finale, con masse distinte per le diverse particelle, stabile. Tale fenomeno è caratterizzato dal fatto che lo stato fondamentale della teoria (quello di minima energia) risulta non unico, e si ha invece un continuo di stati di minima energia che, nel suo insieme, rispetta la simmetria; la rottura è dovuta al fatto che il sistema si trova in un punto particolare del continuo, in conseguenza di una ‘scelta’ avvenuta durante i primi istanti della vita dell’Universo, realizzata con il meccanismo di Higgs. Deve esistere allora un certo numero di particelle scalari (bosoni di Higgs) con un potenziale che determina la non unicità dello stato fondamentale: una o più di tali particelle sono responsabili dell’assegnazione di massa a tutte le particelle (sé stesse incluse).
Bibliografia: J. Baggott, Higgs: the invention and discovery of the ‘God particle’, Oxford 2012 (trad. it. Il bosone di Higgs, Milano 2013); G. Petrucciani, The search for the Higgs boson at CMS, Pisa 2013.