Un bosone per domarli

Come l'anno scorso, più o meno nello stesso periodo, torno a Parabiago per proporre alcune conferenze all'interno di un corso di autoformazione dei docenti dell'area di matematica e fisica del Liceo Cavalleri. Quest'anno il tema principale scelto è stato il bosone di Higgs, da cui il titolo tolkeniano della serie di incontri (e di questo articoletto). L'incontro per la progettazione delle conferenze è avvenuta all'incirca nel periodo in cui avevo in scrittura il trittico di articoli dedicati a J.R.R. Tolkien, da cui l'ispirazione per il titolo che ho proposto.
In particolare oggi abbiamo iniziato con il Modello Standard, raccontato dal buon Giovanni Guido, che mi ha concesso di raccontare qualcosa sul bosone di Higgs. Ho basato la presentazione su un articolo scritto un anno prima dell'annuncio della scoperta del bosone per la prima parte, poi concentrandomi nella seconda su un trittico di articoli didattici di Giovanni Organtini, in particolare su Unveilling the Higgs mechanism to students⁽¹⁾. Le note che seguiranno tratteranno innanzitutto quest'ultimo articolo.

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Una domanda legittima quando si vuole provare ad affrontare con degli studenti delle scuole superiori un argomento come quello del bosone di Higgs e dei meccanismi che vi stanno dietro, è come raccontare la storia senza utilizzare la matematica che è stata veramente usata da Peter Higgs e soci. Un modo per venire incontro a tale esigenza utilizzando leggi per lo più note agli studenti è proprio l'obiettivo di quanto segue:

Tullio Regge e la rottura di simmetria

Capire come avvenga la rottura della simmetria non è facile; può servire la seguente similitudine creata dal fisico italiano Tullio Regge:
Si immagini una scodella circolare allargata verso l'alto, il cui fondo non sia piatto, ma con un rialzo centrale circondato da un solco il cui bordo esterno poggi su un tavolo orizzontale. Delle palline lanciate internamente alla scodella con velocità sufficientemente alta (energia elevata) ruotano premute dalla forza centrifuga contro la superficie interna della scodella. Esse presentano simmetria circolare. Quando l'energia diminuisce, le palline cadono verso il basso e si vanno a fermare nel solco del fondo in punti diversi e non presentano più simmetria circolare: la simmetria circolare si è rotta spontaneamente. Nella similitudine la scodella è l'universo, il campo di gravità che rompe la simmetria è il campo di Higgs.

- via Ottavio Serra (pdf)