lunedì 16 agosto 2010

Tao livello 0: Interconnessione Totale


La ricerca attualmente più avanzata a livello zero è la verifica sperimentale sul bosone di Higgs, una ipotetica particella elementare, massiva, scalare, prevista dal Modello Standard della fisica delle particelle. È l'unica particella del modello standard a non essere stata ancora osservata.


Questa particella gioca un ruolo fondamentale all'interno del modello: la teoria la indica come portatrice di forza del campo di Higgs che si ritiene permei l'universo e dia massa a tutte le particelle.
Al 2007 la particella non è mai stata osservata, ma ci sono alcune prove della sua esistenza. Il bosone di Higgs fu teorizzato nel 1964 dal fisico scozzese Peter Higgs, insieme a François Englert e Robert Brout, mentre stavano lavorando su un'idea di Philip Anderson, e indipendentemente da G. S. Guralnik, C. R. Hagen, e T. W. B. Kibble.
Esso è dotato di massa propria. La teoria dà un limite superiore per questa massa di circa 200 GeV. Al 2002, gli acceleratori di particelle, hanno raggiunto energie fino a 115 GeV. Benché un piccolo numero di eventi che sono stati registrati potrebbero essere interpretati come dovuti ai bosoni di Higgs, le prove a disposizione sono ancora inconcludenti. Ci si aspetta che il più potente acceleratore di particelle mai realizzato, il Large Hadron Collider presso il CERN, sia in grado di confermarne l'esistenza.

Nella fisica classica e quantistica degli anni 20 la massa di una particella è un parametro intrinseco, definita propriamente come 'massa a riposo' nel sistema di riferimento dove la velocità o l'energia della particella è zero. Vi sono due classi di particelle riguardo alla massa,quelle dove la massa a riposo non è nulla e quelle dove è zero e quindi viaggiano sempre alla velocità della luce, ad esempio i fotoni- le particelle del campo elettromagnetico.

Con lo sviluppo del modello standard delle particelle elementari si è introdotto un principio fondamentale generalmente noto come 'simmetria di gauge locale', e il modello standard viene definito come una teoria di gauge in cui si assume che il comportamento delle particelle sia invariante rispetto a certe trasformazioni operate sui costituenti fondamentali (i campi delle particelle elementari).
Risulta che l'introduzione di un semplice parametro intrinseco come la massa è in contraddizione con questa simmetria fondamentale (rompe esplicitamente la simmetria di gauge) e quindi renderebbe inconsistente tutta la teoria.
Il problema può essere risolto assumendo che tutte le particelle hanno una massa intrinseca nulla, postulando in aggiunta l'esistenza di un campo o meccanismo di Anderson-Higgs che permea tutto lo spazio e dotato di alcune caratteristiche del tutto particolari: tutte le particelle che si accoppiano al campo di Higgs acquistano una energia a riposo non nulla, che per quasi tutti gli effetti è completamente analoga ad una massa a riposo, e può quindi essere consistentemente e convenientemente descritta da un parametro di massa. La differenza è che l'accoppiamento fra le particelle ed il campo di Higgs rispetta, a livello fondamentale, la simmetria di gauge e permette quindi di spiegare simultaneamente le interazioni fondamentali fra le particelle, come pure la presenza di masse a riposo non nulle. Inoltre la reintroduzione del parametro di massa ha come conseguenza che la simmetria di gauge ora non è più esplicita, si dice che la simmetria è 'spontanemente rotta' o 'nascosta'. Le particelle che non si accoppiano al campo di Higgs, come ad esempio il fotone, continuano a comportarsi a tutti gli effetti come particelle di massa a riposo nulla.

L'accoppiamento strutturale delle particelle con massa con il campo di Anderson-Higgs, e più in generale lo scambio di particelle virtuali tra una particella con tutte le altre, e viceversa, ben rappresenta la metafora della rete di Indra di circa 2600 anni fa.



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