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Il ‘rilassamento’ di Higgs e l’asimmetria barionica

Tutta la materia che vediamo oggi nell’Universo è ciò che è rimasto dal processo di annichilazione della materia e dell’antimateria che esistevano in quantità quasi eguali durante le fasi primordiali della storia cosmica. Le leggi della natura non fanno differenza tra le due perciò i fisici continuano a cercare nuove e più competitive teorie per spiegare la piccolissima e importantissima asimmetria barionica che favorì la materia.
Illustrazione dell’asimmetria barionica. Credit: A. Stonebraker

Oggi, Alexander Kusenko e Louis Yang del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’University of California, a Los Angeles, e Lauren Pearce dell’University of Minnesota, Minneapolis, hanno utilizzato le informazioni ottenute dalla recente scoperta del bosone di Higgs (post) per proporre un nuovo modello che tenti di spiegare come mai l’Universo è composto sostanzialmente di materia e non di antimateria. Le particelle elementari acquisiscono la massa attraverso il meccanismo di Higgs, un pò come gli escursionisti quando vengono ostacolati da una coltre di neve.

Possiamo immaginare il campo di Higgs come illustrato nella figura, la cui forma ricorda quella di un cappello messicano, che mostra un’altura di energia potenziale. In ogni punto del campo, una particella ha un certo valore della massa. In cima, cioè per valori massimi dell’energia, la massa della particella è zero. Nei punti in prossimità della valle, i valori della massa sono diversi da zero. Credit: Quantum Bits

Il valor medio del campo di Higgs è analogo alla profondità della coltre di neve e può, in linea di principio, variare nel tempo (in funzione della massa del bosone di Higgs). Il valore della massa di Higgs, pari a 125,5 GeV secondo i risultati degli esperimenti di LHC, è consistente con il fatto che il valor medio del campo di Higgs sia variato subito dopo il Big Bang passando cioè da un valore elevato a quello attuale, più basso, attraverso un processo noto come “rilassamento di Higgs”. Se il valor medio del campo di Higgs evolve nel tempo, allora esso può introdurre una sorta di ‘separazione’ tra le masse delle particelle e delle antiparticelle. Dunque, Kusenko e colleghi utilizzano questa idea per costruire un modello con un campo di Higgs ‘che si rilassa’ e che avrebbe creato l’asimmetria materia/antimateria consistente con le attuali osservazioni. Un aspetto interessante del loro modello è la sua semplicità: infatti, esso assume che esista una specie di neutrino di Majorana pesante, una ipotetica particella che è anche la sua stessa antiparticella, e la cui esistenza viene suggerita dalla misura delle masse del neutrino e non dall’esistenza di altre nuove particelle.

APS: Relaxing Higgs Could Explain Absence of Antimatter
Physical Review Letters: Postinflationary Higgs Relaxation and the Origin of Matter-Antimatter Asymmetry
arXiv: Postinflationary Higgs relaxation and the origin of matter-antimatter asymmetry

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