HIGGS E LA “DANNATA” PARTICELLA

HIGGS E LA “DANNATA” PARTICELLA

higgs_postcardSebbene giornalisticamente e scandalisticamente sia meglio nota come “la particella di Dio” è invece così che la chiamavano Peter Higgs e il suo team di ricercatori al CERN: la “dannata” particella, ipotizzata e attesa da Higgs per 48 anni prima della sua effettiva scoperta nel 2012 grazie a due distinti gruppi di esperimenti: il CMS (coordinato dall’americano Joseph Incandela) e l’Atlas (coordinato dall’italiana Fabiola Gianotti) che hanno raggiunto i medesimi risultati con pochissimo margine di errore.

Il bosone di Higgs dunque esiste e pesa circa 125-126 volte la massa di un protone.

Ma andando a ritroso, cos’è un bosone?

E’ sostanzialmente una particella di Spin intero o nullo che soddisfa la statistica di Bose-Einstein. Con il numero quantico di Spin (indicato con ms) si intende la rotazione della particella elementare attorno al proprio asse in senso orario (valore di +1/2) e antiorario (valore di -1/2) e conferisce una parziale carica magnetica; se la particella assume entrambi i valori di Spin o non ne assume nessuno avrà numero di Spin rispettivamente intero o nullo. Nel caso del bosone di Higgs il numero di Spin è zero. La statistica di Bose-Einstein invece determina la distribuzione statistica relativa agli stati energetici all’equilibrio termico di un sistema di bosoni, nell’ipotesi che siano identici e indistinguibili tra loro; i bosoni infatti non seguono il principio di esclusione di Pauli come le particelle subatomiche, cioè possono occupare illimitatamente ammassandosi un livello energetico, formando il cosiddetto condensato di Bose-Einstein.

Tornando al bosone di Higgs è ora facile dunque intuire la sua funzione: esso rappresenta il fattore di conferimento della massa alle particelle subatomiche.

Teniamo in considerazione le particelle subatomiche più conosciute e la loro distribuzione in un atomo qualsiasi:

protoni: hanno carica positiva (convenzionalmente +1) e il loro numero è uguale al numero degli elettroni e stabile per ogni elemento.

elettroni: hanno carica negativa (convenzionalmente -1) e sono distribuiti negli orbitali a coppie in base alla loro energia; in ogni coppia un elettrone ha ms=+1/2 e l’altro ms=-1/2.

neutroni: hanno carica neutra e il loro numero varia anche nello stesso elemento determinando gli isotopi radioattivi.nucleo-atomico

Dall’immagine è evidente che protoni e neutroni sono aggregati all’interno del nucleo mentre gli elettroni, notevolmento più piccoli, girano intorno negli orbitali. Ragionando per assurdo, se ingrandissimo il nucleo fino a fargli raggiungere le dimensioni di un’arancia, la “nuvola” elettronica fatta di queste piccole particelle avrebbe un diametro di moltissimi chilometri. E’ dunque evidente che la stragrande maggioranza dello spazio occupato dall’atomo è composto dagli elettroni e dal vuoto tra di essi.

Cos’è dunque che dà massa alla materia?

Oggi grazie al lavoro di illustri scienzati sappiamo che la risposta è il bosone di Higgs. Anche se c’è ancora molto da studiare e scoprire, questa scoperta è stato un grande passo avanti e ha aggiunto un altro fondamentale tassello per lo studio della materia nell’universo.

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Antonella Augello

Descrizione: Nata a Sciacca il 28 settembre 1995. Attualmente studia presso la facoltà di Scienze Biologiche all'Università degli Studi di Palermo.