Spiegazione del Campo di Higgs - Don Lincoln

Vedi la lezione completa: http://ed.ted.com/lessons/the-higgs-field-explained-don-lincoln

Una delle scoperte scientifiche più significative della prima parte del 21° secolo è certamente quella del bosone di Higgs, ma sia il bosone, sia il campo di Higgs che presuppone la magica particella, sono estremamente difficili da afferrare.
Don Lincoln delinea un'analogia che tutti possiamo comprendere, e che ha per protagonisti un rumoroso gruppo di studiosi di fisica ad una festa e lo stesso Peter Higgs.

Lezione di Don Lincoln, animazione di Powerhouse Animation Studios Inc.

Senza ombra di dubbio,

la più entusiasmante osservazione scientifica del 2012

è stata la scoperta di una nuova particella

al laboratorio del CERN

che potrebbe essere il bosone di Higgs,

una particella che prende il nome dal fisico Peter Higgs.

Si ritiene che il campo di Higgs conferisca massa

a particelle subatomiche fondamentali

come i quark

e i leptoni

che compongono la materia ordinaria.

I bosoni di Higgs oscillano all'interno del campo,

come la curva che si osserva

quando si tira di scatto una corda.

Ma in che modo questo campo fornisce massa alle particelle?

Se tutto questo vi fa sentire confusi,

beh non siete gli unici.

Nel 1993, il ministro della scienza britannico

sfidò i fisici ad inventare un modo semplice

per spiegare tutta la faccenda di Higgs.

Il premio era una bottiglia di champagne di marca.

La spiegazione vincente suonava pressappoco così:

supponiamo che vi sia una grande festa

al laboratorio del CERN

piena di ricercatori di fisica delle particelle.

Questa folla di fisici rappresenta il campo di Higgs.

Se un esattore delle tasse venisse alla festa,

nessuno vorrebbe parlare con lui,

e senza problemi riuscirebbe ad attraversare la stanza

per andare al bar.

L'esattore delle tasse non avrebbe alcuna interazione con la folla

più o meno allo stesso modo

in cui certe particelle non interagiscono con il campo di Higgs.

Le particelle che non interagiscono,

come ad esempio i fotoni,

sono considerate prive di massa.

Ora, immaginate che Peter Higgs entri nella stessa stanza,

magari in cerca di una pinta di birra.

In questo caso, i fisici

si raccoglierebbero immediatamente attorno a Higgs

per discutere con lui

dei loro sforzi per misurare le proprietà

del suo omonimo bosone.

Dal momento che interagisce intensamente con la folla,

Higgs attraverserà la stanza lentamente.

Continuando nella nostra analogia,

Higgs è diventato una particella dotata di massa

attraverso la sua interazione con il campo.

Ora, se questo è il campo di Higgs,

in che modo il bosone di Higgs c'entra con tutto questo?

Facciamo finta che la nostra folla di festaioli

sia distribuita in modo uniforme nella stanza.

Ora supponiamo che qualcuno faccia capolino dalla porta

per segnalare le voci di una scoperta

in qualche lontano laboratorio rivale.

Il messaggio sarebbe percepito dalle persone vicino alla porta,

ma non da quelle più lontane,

che si avvicinerebbero alla porta per chiedere.

Questo creerebbe un ammasso all'interno della folla.

Sentita la notizia, le persone

tornerebbero alle posizioni originarie

per discuterne le implicazioni,

ma quelli che si trovano ancora più lontano, chiederebbero
di certo cosa sta succedendo.

E come risultato, un altro ammasso nella folla

si muoverebbe attraverso la stanza.

Questo ammasso è simile al bosone di Higgs.

La cosa importante da ricordare

è che le particelle dotate di massa

non interagiscono maggiormente con il campo di Higgs.

Nella nostra similitudine con la festa,

tutte le particelle sono uguali fino a che entrano nella stanza.

Sia Peter Higgs che l'esattore delle tasse hanno massa zero.

È l'interazione con la folla

che induce l'aumento di massa.

Adesso lo ripeto.

La massa proviene dalle interazioni con un campo.

Dunque, ricapitoliamo.

Una particella acquisisce più o meno massa

a seconda di come interagisce con un campo,

proprio come persone diverse si muoverebbero attraverso una folla

a velocità diverse, a seconda della loro popolarità.

Il bosone di Higgs è un grumo nel campo,

come una voce che attraversa la stanza.

Ovviamente questa non è altro che

un'analogia,

ma è la migliore

messa a punto fino ad oggi.

E questo è tutto.

Tutto quello che sappiamo

sul campo e sul bosone di Higgs.

Continuando la ricerca, sapremo se l'abbiamo davvero trovato,

e la ricompensa sarà probabilmente più

che una semplice bottiglia di champagne.