Ciao, che differenza c'è tra campo di Higgs e forza di Higgs? (Carlo P.)
Al bosone di Higgs, scoperto al CERN dalle collaborazioni ATLAS e CMS nel 2012, è associato un campo, ovvero una grandezza fisica che assume dei valori nello spazio-tempo. Mentre, per esempio, il campo elettromagnetico è vettoriale, il campo di Higgs è scalare, come il campo della temperatura o della pressione atmosferica, e a ogni punto dello spazio-tempo è associato un numero e non un vettore.
È ben noto il ruolo che gioca l'Higgs nel Modello Standard: il campo di Higgs permea l'Universo alla stregua di un liquido viscoso e le particelle elementari, che altrimenti sarebbero a massa nulla, interagiscono con l'Higgs, rallentano e acquistano massa. In linea di principio, l'interazione tra l'Higgs e le altre particelle elementari potrebbe essere considerata una forza, come accade per la forza elettromagnetica o la forza nucleare forte, tuttavia non si parla di una vera e propria forza fondamentale di Higgs (cosiddetta quinta forza). Innanzitutto, si tende a parlare di forza quando l'interazione è mediata da un vettore mentre l'Higgs, come si è spiegato, è lo scalare responsabile del meccanismo di generazione della massa e non un vettore. Da un punto di vista più formale, il Modello Standard si basa su una simmetria di gauge SU(3)c×SU(2)L×U(1)Y, quindi rotta spontaneamente in SU(3)c×U(1)em. Le interazioni fondamentali sono dunque associate ai gruppi della teoria di gauge e i bosoni vettori (particelle con spin 1), portatori di tali forze, emergono in seguito alla rottura spontanea della simmetria: i gluoni mediano la forza forte, i fotoni quella elettromagnetica, W e Z la forza debole. Al contrario, l'Higgs non scaturisce come bosone legato a simmetrie di gauge, ma esso viene incluso "a mano" nella teoria in modo da spiegare il fatto che in natura si osservano particelle massive. Le interazioni nelle quali sono scambiati bosoni di Higgs (per esempio i processi di diffusione WW o ZZ possono essere mediati da Higgs) sono descritte come interazioni elettrodeboli, senza che vi sia bisogno di introdurre una nuova forza. Infatti, nella costruzione del Modello Standard, l'Higgs è strettamente legato ai bosoni W e Z e alla loro polarizzazione: attraverso la rottura spontanea della simmetria elettrodebole, componenti del bosone di Higgs sono "mangiate" dai W e Z in modo che questi acquisiscano massa e una polarizzazione longitudinale (bosoni a massa nulla come i fotoni possono soltanto avere polarizzazione trasversa). Inoltre, in virtù del cosiddetto teorema di equivalenza, scalari massivi come l'Higgs sono equivalenti a bosoni vettori polarizzati longitudinalmente. Pertanto, le interazioni nelle quali è coinvolto l'Higgs sono considerate una manifestazione dell'interazione elettrodebole e non un nuovo tipo di forza fondamentale.
Gennaro Corcella, fisico