Higgs_BigBang

Il bosone di Higgs e le fasi primordiali dell’espansione cosmica

Due fisici, Fedor Bezrukov del RIKEN–BNL Research Center e Mikhail Shaposhnikov del Swiss Federal Institute of Technology a Lausanne, hanno proposto una nuova idea secondo la quale il bosone di Higgs, la particella che secondo il modello standard conferisce la massa alle particelle, sarebbe stato altrettanto responsabile sia del meccanismo fisico che ha determinato l’inflazione cosmica che della forma dello spazio emerso subito dopo il Big Bang.

Secondo la cosmologia standard, l’Universo ebbe inizio con una “grande esplosione iniziale”, il Big Bang appunto, e da allora continua ad espandersi. L’espansione dello spazio viene bilanciata in modo tale che la sua forma geometrica risulta piatta, il che implica una particolare e specifica distribuzione della densità della materia. Secondo il modello standard delle particelle, l’accoppiamento tra il bosone di Higgs e le altre particelle elementari rappresentano il meccanismo che dà origine alla massa. Ora, nei primissimi istanti iniziali, l’accoppiamento tra il campo di Higgs e la gravità causò una accelerazione dell’espansione dell’Universo. Un parametro importante che entra in gioco in questo processo è proprio la massa del bosone di Higgs. Gli esperimenti condotti presso il Large Hadron Collider (LHC) hanno dimostrato che la massa del bosone di Higgs è molto vicina al valore critico che separa l’esistenza di due possibili universi, quello stabile che conosciamo e quello potenzialmente instabile. Bezrukov e Shaposhnikov hanno studiato le implicazioni che emergono dal fatto che la massa di Higgs sia prossima al valore critico e le conseguenze che un tale risultato possa avere avuto per quanto riguarda l’inflazione cosmica. Dopo una serie di argomentazioni teoriche, i due fisici hanno trovato che man mano che la massa di Higgs si approssima al valore critico, le onde gravitazionali ‘primordiali’ vengono amplificate diventando molto più intense. Di fatto, si ritiene che il Big Bang abbia generato numerose onde gravitazionali che agiscono come delle distorsioni nella trama dello spaziotempo. Dal punto di vista sperimentale, l’influenza del bosone di Higgs potrebbe avere delle implicazioni significative per la rivelazione delle onde gravitazionali che, di recente, hanno eluso i fisici quando l’analisi dei dati di BICEP2 avrebbe suggerito la scoperta della prima evidenza del passaggio di onde gravitazionali primordiali nella radiazione cosmica di fondo (post). I risultati ottenuti da BICEP2 sono comunque ben lontani dall’essere confermati e il dibattito scientifico continua (post). Solo gli effetti dovuti alla massa di Higgs prossima al valore critico potrebbero porre fine a queste diatribe e spiegare così i dati ottenuti dallo strumento situato al Polo Sud.

RIKEN: Higgs versus the Big Bang
arXiv: Higgs inflation at the critical point