Bosone di gauge

bosone di gauge

Particella di spin 1, portatrice delle interazioni nelle teorie di gauge. Le interazioni fondamentali tra particelle elementari sono descritte da teorie di gauge, ovvero basate su simmetrie i cui parametri variano da punto a punto nello spazio-tempo. Per ogni carica di gauge (generatori della simmetria) esiste un bosone di gauge. Le interazioni fondamentali descritte dal Modello Standard della fisica delle particelle sono (a) forti (bosone di gauge: 8 gluoni dotati di cariche di colore); (b) elettromagnetiche (bosone di gauge: il fotone che si accoppia in proporzione alla carica elettrica); (c) deboli (bosone di gauge: W⁺, W⁻ e Z⁰). Se la corrispondente simmetria di gauge è esatta i bosoni di gauge sono a massa nulla. Questo è il caso del fotone e dei gluoni. Invece i bosoni di gauge delle interazioni deboli hanno una massa grande, sulla scala delle masse delle particelle elementari, in quanto le corrispondenti simmetrie di gauge sono rotte spontaneamente (m_W=80,398+0,025 GeV/c²; m_Z=91,1875± ±0,0021 GeV/c²). Una proprietà fondamentale delle interazioni forti è il confinamento: le particelle dotate di cariche di colore non nulle non possono propagarsi liberamente ma esistono solo all’interno di stati legati con colore totale uguale a zero. Quindi i gluoni non si osservano direttamente, ma solo attraverso la loro presenza all’interno degli adroni (gluoni come partoni), oppure attraverso i getti di adroni ai quali danno luogo nei processi di produzione. Il fotone (il quanto dell’interazione elettromagnetica) è il solo bosone di gauge a massa nulla che è osservato. Due elettroni, ovvero due qualsiasi particelle cariche, interagiscono tra loro scambiandosi un fotone. I W^± e la Z⁰ sono stati osservati per la prima volta nel 1983 nelle collisioni protone antiprotone al CERN di Ginevra (per questa scoperta Simon van der Meer e Carlo Rubbia hanno ricevuto il premio Nobel nel 1984). In seguito le proprietà dei W^± e Z⁰ sono state studiate con precisione nelle collisioni elettrone positrone (in particolare al LEP del CERN) e nelle collisioni protone antiprotone al Tevatron di Fermilab nell’Illinois.

→ Interazioni fondamentali