bosone

bosone Dal nome del fisico indiano S.N. Bose, ogni particella che ubbidisce alla statistica di Bose-Einstein (➔ statistica), come per es., i mesoni π, K, ρ..., il fotone ecc. Sono b. tutte le particelle che hanno spin intero o nullo.

B. di GoldstoneParticelle o quasi-particelle di massa nulla che, secondo il teorema elaborato da J. Goldstone, debbono esistere tutte le volte che una simmetria continua della hamiltoniana di una teoria di campo (a infiniti gradi di libertà) è rotta spontaneamente. La scelta da parte del sistema di una qualsiasi soluzione di equilibrio (a seguito, per es., del modo con il quale il sistema è stato preparato) determina la rottura spontanea della simmetria. Un esempio tipico/">tipico è quello delle sostanze ferromagnetiche: tutte le direzioni di magnetizzazione sono equivalenti per l’hamiltoniana che è simmetrica per rotazioni; ma una volta magnetizzato il sistema in una certa direzione mediante un campo magnetico esterno, la magnetizzazione residua dopo la rimozione del campo magnetico esterno rimane orientata nella direzione originaria e il sistema si viene a trovare in una situazione di simmetria per rotazioni rotta spontaneamente. In questo caso i b. di Goldstone sono quasi particelle (magnoni) associati alle onde di spin che possono propagarsi nel sistema.

B. intermediParticelle elementari di spin 1 che nella moderna teoria delle interazioni deboli hanno un ruolo analogo a quello del fotone nelle interazioni elettromagnetiche (v. fig.). Sono tre, come le correnti deboli osservate. Uno di essi (Z°) è elettricamente neutro, mentre gli altri due (W ⁺ , W ^– ) sono l’uno l’antiparticella dell’altro e hanno quindi uguale massa e cariche opposte (uguali in valore assoluto alla carica dell’elettrone). I b. intermedi sono stati osservati per la prima volta nel 1983 da C. Rubbia e collaboratori presso i laboratori del CERN di Ginevra, nella collisione protone-antiprotone ad altissima energia; la massa dei W (pari a 80,5 GeV/c²) è circa 90 volte la massa del protone, mentre lo Z° è più massiccio di circa il 10% (91,5 GeV/c²).

B. di HiggsParticelle di spin zero la cui esistenza è prevista dalla moderna teoria delle interazioni deboli tra le particelle elementari. Questa teoria descrive in modo unificato le forze deboli ed elettromagnetiche ed è fondata su di una simmetria di gauge che prescrive in modo univoco gli accoppiamenti del fotone e dei b. intermedi sia tra di loro sia con i fermioni (quarks e leptoni); tali predizioni sono in accordo con tutti i numerosi dati sperimentali finora raccolti. Tale simmetria di gauge deve essere rotta, come si desume direttamente dal fatto che la carica elettrica è conservata, le interazioni elettromagnetiche sono a raggio infinito e il fotone ha massa nulla, mentre le cariche deboli non sono conservate, le interazioni deboli sono a cortissimo raggio e i b. intermedi hanno masse molto elevate. Inoltre, se la simmetria fosse esatta i quarks e i leptoni avrebbero massa nulla. Il meccanismo di rottura della simmetria di gauge richiede l’intervento dei b. di Higgs. Nel 2012,  gli esperimenti condotti nell'acceleratore di particelle Large Hadron Collider del CERN a Ginevra hanno confermato l'esistenza di una particella dalle caratteristiche compatibili con quelle previste dalla teoria del meccanismo di Higgs.