Higgs, bosóne di-

(particella di Dio). Particella ipotizzata dal fisico teorico scozzese P.W. Higgs, docente dell'Università di Edimburgo, che ha elaborato la teoria del campo scalare che prende il suo nome (campo di ) e la cui particella mediatrice, attivamente ricercata presso i laboratori del CERN, gli unici in grado di produrla, è detta appunto particella o bosone di Higgs. Grazie a questa particella fondamentale le particelle, originariamente tutte con massa nulla, acquisterebbero ognuna la propria massa. Il bosone di Higgs darebbe coerenza matematica al Modello Standard, la teoria che descrive le particelle fondamentali e le forze attraverso le quali interagiscono. Uno dei compiti fondamentali a cui è destinato il grande anello di collisione del CERN, LHC, è la sua creazione e osservazione. All'origine della teoria di Higgs c'è la constatazione che le particelle posseggono un'amplissima varietà di masse, dalla più piccola (la massa dell'elettrone) alla più grande, cioè la massa del quark top (pari a circa 200.000 volte quella dell'elettrone). I valori delle diverse masse non sembrano avere una relazione fra loro; non solo, ma la versione più semplice del Modello Standard richiede che tutte le particelle abbiano massa pari a zero. Il campo di Higgs è stato introdotto per conciliare queste due esigenze. Higgs ha proposto che tutto lo spazio-tempo sia permeato da un campo, il campo di Higgs, simile per alcuni versi a un campo elettromagnetico. Quando le particelle si muovono nello spazio-tempo si muovono anche nel campo di Higgs e, interagendo con esso, acquisiscono una massa. Più è grande l'interazione delle particelle con il campo e più la massa acquisita è grande. Questa interazione può essere considerata simile all'azione di forze viscose che agiscono su particelle che si muovono in un liquido denso. Più è grande l'interazione con il liquido e maggiore sembra essere la loro massa, dato che la massa può essere vista anche come la resistenza alle variazioni di moto. Immerse nel campo di Higgs, le particelle “assorbirebbero” la massa in relazione alla propria capacità e alle proprietà del campo. Questo è un campo a valore costante, anche nel vuoto, e di tipo scalare (cioè non vettoriale, ossia determinato soltanto da un valore numerico e non anche da una direzione). Poiché dalla teoria dei quanti discende che ogni campo ha una particella associata a esso, un bosone (come il fotone per il campo elettromagnetico), il campo di Higgs prevede l'esistenza della particella o bosone di Higgs. Anche questo sarebbe scalare, cioè dotato di spin nullo. Quanto alla massa del bosone di Higgs sono state formulate diverse ipotesi: si tende a collocarla in un campo di energie superiore ai 50 GeV e probabilmente inferiore ai 1000 GeV; in accordo alla teoria della supersimmetria, viene indicata tra i 100 e i 300 GeV. Per individuare il bosone di Higgs sono stati proposti esperimenti basati sulle interazioni reciproche dei bosoni W. L'esistenza del campo di Higgs giustificherebbe un fenomeno avvenuto, si ipotizza, dieci miliardesimi di secondo dopo il big-bang, quando si sarebbe verificata una rottura spontanea di simmetria nell'Universo che avrebbe portato alla costituzione delle forze fondamentali della natura e delle particelle così come oggi noi le vediamo. Per spiegare questa rottura spontanea di simmetria è necessario introdurre un nuovo campo di forza, il campo di Higgs. In questo campo i fotoni, particelle prive di massa che sono i mediatori dell'elettromagnetismo, viaggerebbero secondo la direzione del campo (il termine “direzione” non ha il significato fisico del nostro spazio tridimensionale, ma è una proprietà interna del campo) e pertanto non acquisiscono massa e vengono osservati da noi, appunto, come fotoni. Le stesse particelle, quando si muovono in direzione opposta hanno bisogno di più energia (cioè massa), che viene assorbita dal campo di Higgs; diventano quindi bosoni W e Z, i mediatori della forza nucleare debole. Questa visione consente di unificare anche sotto tale aspetto l'elettromagnetismo e la forza nucleare debole nella teoria elettrodebole, giustificando l'attuale diversità dei rispettivi mediatori, che sarebbero quindi due aspetti della stessa particella, che noi vediamo come fotoni o come We Z a seconda della loro interazione col campo di Higgs. Nel luglio 2012 veniva annunciato che il bosone di Higgs era stato individuato grazie agli esperimenti effettuati al CERN di Ginevra, osservando tracce chiare di una nuova particella a circa 125 GeV di massa. Nel 2013 Peter Higgs e Francois Englert ricevevano il premio Nobel per la fisica per i loro studi sulle particelle subatomiche.