Interazione elettrodebole

In fisica, l' interazione elettrodebole è il risultato dell'unificazione di due delle quattro interazioni fondamentali della natura: l'elettromagnetismo e la forza nucleare debole.

Anche se queste due forze sembrano molto diverse alle basse energie della vita quotidiana, sopra l'energia di unificazione, dell'ordine di 10² GeV, la teoria elettrodebole le modellizza come due aspetti differenti della stessa forza.

Grazie ai loro contributi all'elaborazione della teoria elettrodebole, a Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg fu assegnato il Premio Nobel per la Fisica nel 1979. Nel 1983 Carlo Rubbia verificò sperimentalmente l'unificazione elettrodebole al CERN di Ginevra, attraverso la produzione dei bosoni W e Z, ciò che gli valse l'anno successivo il premio Nobel per la fisica assieme all'ingegnere olandese Simon van der Meer.

Descrizione matematica

Matematicamente l'unificazione è realizzata con una teoria di gauge non abeliana SU(2)×U(1). I bosoni di gauge che trasportano l'interazione sono i fotoni per l'elettromagnetismo e i bosoni W e Z per la forza debole.

Nel Modello standard i bosoni vettori deboli ricevono la loro massa dalla rottura spontanea della simmetria elettrodebole da SU(2)×U(1)_Y in U(1)_em, causata dal meccanismo di Higgs. Le lettere in piccolo sono usate per indicare che queste sono copie differenti di U(1); il generatore di U(1)_em è dato da Q = Y/2 + I₃, dove Y è il generatore di U(1)_Y (chiamato ipercarica) e I₃ è uno dei generatori SU(2) (un componente dell'isospin).

La distinzione tra elettromagnetismo e interazione debole si manifesta perché vi è una (non lieve) combinazione lineare di Y e di I₃ che si annulla per il bosone di Higgs (è un autostato sia di Y che di I₃, così che i coefficienti possono essere presi come −I₃ e Y): U(1)_em è definito come il gruppo generato da questa combinazione lineare e non viene rotto perché non interagisce con il bosone di Higgs).

Bibliografia

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• B. Pohv, K. Rith, C. Scholz, F. Zetsche Particelle e Nuclei, Bollati Boringhieri, 1998.

Voci correlate

• Antimateria
• Bosone di Higgs
• Bosone vettore
• Bosone vettore intermedio
• Bosone di gauge
• Gerarchia
• Fisica delle particelle
• Forze fondamentali
• Modello standard
• Quark
• QED
• QCD
• Supersimmetria
• Teoria della grande unificazione
• Teoria delle stringhe
• Teoria del tutto
• Teoria di gauge

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