Il BOSONE DI HIGGS E LO SPAZIOTEMPO

(Redatto Giugno, 2016)
JOHN A. GOWAN

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Source- http://www.johnagowan.org/higgsx.html

Riassunto

Attualmente, sembrano esserci (almeno) due interpretazioni sull’attività del bosone di Higgs: 1) la vecchia interpretazione originale in cui è considerato scala di misura per ogni altro bosone, che determina le masse a riposo dei Bosoni Vettori Intermedi a interazione debole (IVB – il “W” e “Z”), e, attraverso gli IVB, anche quelle delle particelle elementari (un’interpretazione che posso comprendere e approvare); 2) una nuova (addizionale? alternativa?) interpretazione consistente nel “etere di Higgs” come fonte di massa della particella nel senso di resistenza inerziale all’accelerazione. In quest’ultima interpretazione, tutte le particelle elementari interagiscono con un campo di Higgs universale in proporzione alla loro massa, ed è questa interazione o “attrazione dell’etere di Higgs”, che causa la resistenza inerziale all’accelerazione che riconosciamo come massa. È quest’ultima interpretazione che non riesco a comprendere o approvare, dato che sembra che non abbia l’abilità di spiegare la massa inerziale delle particelle composte (barioni), o la massa relativistica di Einstein. Tuttavia, rimpiazzare l’ipotesi de “l’attrazione dell’etere di Higgs” (ma mantenendo il ruolo di unità di misura del Higgs) con un concetto di “attrazione di campo gravitazionale” ci permette di capire il meccanismo della variabilità relativistica nei parametri metrici ed energetici della massa, e preserva curialmente l’equivalenza fra massa gravitazionale, inerziale, e a riposo, includendo quella delle particelle composte.

Sommario:

Riassunto
Introduzione
Il Campo di Higgs vs lo Spaziotempo
Gravità
Massa, Energia, Tempo
Link

Introduzione

In termini di meccanismi Newtoniani o a bassa velocità, la resistenza inerziale della massa all’accelerazione è spiegata in modo semplice dalla conservazione dell’energia. L’energia è ovviamente richiesta per ottenere un’accelerazione, in proporzione diretta alla massa di un oggetto (F = ma). Intuitivamente, non c’è nulla di particolarmente misterioso riguardo alla resistenza della massa o alla resistenza inerziale a bassa velocità. Classicamente, il, concetto di massa non era più insolito del concetto di energia, spazio, o tempo; l’equivalenza fra “peso” gravitazionale e massa inerziale era il suo più grande mistero. Einstein ha risolto questo enigma (spaziotempo in accelerazione), ma ne ha introdotto un altro: secondo i meccanismi ad alta velocità della Relatività Speciale, la massa inerziale aumenta all’aumentare della velocità, e allo stesso modo “gli orologi vanno più lenti e i metri rimpiccioliscono”, distruggendo la semplicità classica della simmetria metrica e della conservazione dell’energia. La conservazione dell’energia e la causalità prevalgono comunque, ovviamente, ma questo richiede un cambiamento di metrica (o “distorsione” /” curvatura”) per farlo, e una nuova comprensione della relazione fra energia elettromagnetica libera e di legame (E=mcc), così come fra gravitazione, spazio, e tempo.

Ancora più recentemente, è stato posto un nuovo quesito riguardante le origini scalari della massa di particelle elementari, una domanda la quale risposta dalla postulazione del meccanismo di “Higgs” (come originariamente suggerito da Peter Higgs, fra gli altri.) Il bosone di Higgs si comporta come scalare di massa che determina le masse degli IVB a interazione debole (Bosoni Vettori Intermedi), e successivamente, agendo attraverso gli IVB, “misura” le masse specifiche delle particelle elementari (formalizzate in formule matematiche dell’unificazione elettrodebole del “modello standard” di Glasgow, Weinberg, e Salam, Premio Nobel del 1979). Potremmo farla più semplice dicendo che il bosone di Higgs misura la massa-energia degli stati di energia delle forze unificate elettrodeboli, particelle elementari (quark, leptoni) e IVB inclusi.

Il Campo di Higgs vs lo Spaziotempo

Nel suo libro “Nothingness: The Science of Empty Space” di Henning Genz (Traduzione Inglese 1999, Perseus Books Pub. L.L.C.), alle pagine 228-237, Genz fornisce una spiegazione illuminante del campo e delle particelle di “Higgs”, attualmente considerata “Sacro Graal” della fisica delle particelle. Nel leggere e rileggere questa sezione, sono stato colpito dalla somiglianza fra la descrizione di Genz dell’interazione fra il campo di Higgs e una particella, e la mia nozione dell’interazione della metrica spaziotemporale con una particella di un campo gravitazionale. Nella descrizione di Genz del meccanismo di Higgs, l’interazione di una particella con il campo di Higgs fornice l’attributo di massa inerziale della particella (resistenza all’accelerazione); nella mia concezione, la massa inerziale di una particella, o resistenza all’accelerazione, è semplicemente una conseguenza dell’interazione del campo gravitazionale della particella con il campo metrico spaziotemporale (una nozione che ha delle somiglianze alle idee di Mach sull’argomento, dato che la metrica dello spaziotempo è influenzata dal campo gravitazionale dell’intero universo).

Sono qui a considerare la distinzione fra il contenuto dell’energia della “massa a riposo” di Einstein (E = mcc) di una particella elementare (quark, leptoni) che è evidentemente misurata dal bosone di Higgs, e la massa inerziale dovuta all’accelerazione (o la massa gravitazionale o “peso”) della stessa particella. Si presume che “m” sia la stessa quantità in tutti e tre i casi, e deve esserlo, per ragioni di conservazione dell’energia, che è il fondamento logico di questa discussione. Tuttavia, attribuire la massa inerziale di accelerazione ad un’interazione fra la scala di Higgs e le particelle elementari (come una sorta di “attrazione eterea” del giorno d’oggi) significa perdere l’identità fra massa a riposo e massa inerziale in particelle non elementari, dato che nell’ultimo caso il componente di energia di legame della massa a riposo (che è enorme in particelle composte come i barioni – fino al 99%) non può essere attribuita all’interazione di Higgs. L’energia di legame non è una particella elementare – come dovrebbe fare Higgs a riconoscerla? Tuttavia, preserviamo questa identità (necessaria per la conservazione dell’energia) attribuendo la massa inerziale dell’accelerazione di una particella all’interazione fra la metrica spaziotemporale e il campo gravitazionale di una particella, in quanto sappiamo che il campo gravitazionale è una misura esatta del contenuto di energia di legame in di una particella (Gm), qualunque sia la fonte di questa energia di legame. (Vedi anche: “Una Descrizione della Gravitazione”). In modo cruciale, questa formulazione preserva anche l’identità fra il “peso” gravitazionale e la massa inerziale, come nel “Principio di Equivalenza” Einstein.

Il campo gravitazionale di una grande particella è prodotto dal movimento intrinseco (entropico) della dimensione del tempo della particella, che esce dallo spazio al giusto angolo in tutte e tre le dimensioni spaziali, e trascinando con se lo spazio (vedi: “La Conversione da Spazio a Tempo”). Le dimensioni spaziali si auto-distruggono al centro gravitazionale della massa, lasciandosi dietro un non cancellato (dato che è “senso unico”) residuo temporale metrico equivalente, che a sua volta si muove lungo la linea temporale storica, portando con se altro spazio, ripetendo il ciclo entropico cannibalistico per l’eternità. Un campo gravitazionale è la conseguenza spaziale del movimento intrinseco del tempo. Il tempo è la spinta entropica primordiale dell’energia di legame, che produce il dominio di conservazione entropico della materia (storia), l’equivalente dello spazio nel caso dell’energia libera (luce). Il tempo viene prodotto dalla distruzione gravitazionale dell’equivalente metrico di quantità spaziale. L’interazione inversa avviene attraverso la conversione gravitazionale della massa in luce (ovvero in stelle). Dunque i movimenti intrinseci delle tre dimensioni di luce, tempo, e gravità sono connessi in un triangolo che conserva energia e simmetria. (Vedi: “Entropia, Gravitazione, e Termodinamica.”)

Gravità

Anche se il Higgs potrebbe essere un attributo della metrica spaziotemporale (agendo come scalare di massa delle interazioni deboli), impostando la scala di energia per le IVB e, per estensione, per le masse a riposo di particelle elementari attraverso le IVB, questa è un’interazione unica elettrodebole che regola la produzione di particelle elementari singole; il campo di Higgs non continua ad interagire con le particelle (come una sorta di “attrazione eterea”) per produrre la loro resistenza inerziale all’accelerazione. Invece, quest’ultimo ruolo è svolto dalla metrica spaziotemporale, che interagisce con il campo gravitazionale di una particella, un interazione che produce la resistenza inerziale all’accelerazione di una particella, e precisamente in proporzione alla sua massa totale (Gm), qualunque sia la fonte di tale massa. Sembra anche estremamente insoddisfacente attribuire parte della massa inerziale di accelerazione di una particella composta all’interazione dei suoi componenti elementari con il bosone di Higgs, e un’altra parte (energia di legame, per esempio) ad altri tipi, non Higgs, di interazione inerziale: la “massa inerziale” dovrebbe derivare da una singola fonte per mantenere la sua identità con “massa a riposo” e “peso gravitazionale”. Il “campo di Higgs” potrebbe non essere necessario per misurare la scala di energia e regolare la massa a riposo specifica o i contenuti quantizzati dell’energia di legame per le interazioni deboli delle IVB e le varie specie di particelle elementari (quark e leptoni) che le IVB producono di conseguenza, ma non ha nient’altro a che fare con la massa da quanto è stato osservato nella resistenza inerziale all’accelerazione (o “peso” gravitazionale”). La quantizzazione del Higgs e delle IVB è necessaria per assicurare la non variazione delle singole particelle elementari che producono. (Vedi: “Il Bosone di Higgs e le IVB ad Interazioni Deboli”.) Anche se il campo Higgs potrebbe essere visto come proprietà di misura derivante dalla metrica stessa (una particella “metrica”), e come stabilita attraverso le masse a riposo delle particelle IVB, questo non è l’attributo della metrica che crea massa inerziale come definita dalla resistenza all’accelerazione. La conservazione dell’energia, cosi come il “Principio di Equivalenza” di Einstein, richiede che la “m” nella “massa a riposo” (E = mcc), la massa inerziale (resistenza all’accelerazione: F= ma), e il “peso” gravitazionale (“gm” in un campo locale equivalente), siano tutti equivalenti, qualunque sia la fonte.

Massa, Energia, Tempo

Prendiamo nota a questo punto della relazione fra massa, energia, e tempo, che troviamo non solo nella non ovvia nozione che la gravitazione, che è esattamente proporzionale a e prodotta dalla massa (Gm), crea tempo e la spinta entropica temporale di energia di legame (attraverso la distruzione dello spazio e l’estrazione di un residuo temporale metricamente equivalente); ma anche nel famoso gruppo di equazioni che mettono in relazione “frequenza e energia: E = hv (Einstein-Planck); E = mcc (Einstein); hv =  mcc (de Broglie) (il componente temporale è implicito nella frequenza). Questa sottile relazione emerge di nuovo nella nozione dell’aumento della massa di una particella in moto relativistico nella Relatività Speciale di Einstein, un’altrimenti enigmatico risultato che viene spiegato attraverso il concetto che la massa inerziale di una particella (resistenza all’accelerazione) sia interamente dovuta all’interazione fra il suo campo gravitazionale con il campo metrico dello spaziotempo.

La “massa” o resistenza inerziale all’accelerazione offerta da una particella è dovuta all’interazione e interferenza del campo gravitazione della particella con il campo metrico dello spaziotempo. L’interazione forzata fra questi due campi metrici, uno asimmetrico e l’altro simmetrico (o almeno differente), produce inoltre un risultato anomalo di moto relativo nei parametri spaziali, temporali, e di massa del sistema in moto o in accelerazione, come scoperto da Einstein (orologi rallentati, rimpicciolimento dei metri, aumento della massa delle particelle). Dato che (da questo punto di vista) la massa inerziale del sistema deriva dal principio attribuito all’interazione del suo campo gravitazionale con un campo metrico di spaziotempo, l’incremento relativistico di massa con moto accelerato è visto come risultato naturale dell’interazione, interferenza, e specialmente della risposta fra componenti temporali (o “di frequenza) di questi due campi metrici, e la connessione (menzionata sopra) fra frequenza, tempo, energia, e massa (fra cui la covariazione di spazio con tempo). Ricorda che anche se il campo gravitazionale di una singola particella può sembrare debole, si estende per tutto l’Universo. Un campo gravitazionale distorce lo spaziotempo e la sua misura (secondo Einstein); forzando questa influenza di distorsione attraverso il campo metrico (universale) dello spaziotempo (ovvero moto accelerato) richiede energia, che è la fonte della resistenza delle particelle – e in esatta proporzione alla massa della particella (Gm).

L’equivalenza fra massa inerziale e massa gravitazionale (“peso” vs resistenza all’accelerazione – che porta al “Principio di Equivalenza” di Einstein) è causata non solo dal carattere reciproco delle accelerazioni di gravita dello spaziotempo vs (per esempio) motori di razzi (lo spaziotempo accelera attraverso il razzo vs il razzo accelera attraverso lo spaziotempo), ma all’interazione in entrambi i casi di un campo gravitazionale di una particella con un componente metrico che (in maniera identica ma reciprocamente) accelera lo spaziotempo (la metrica di spaziotempo accelera attraverso il nostro campo gravitazionale vs il nostro campo gravitazionale accelera attraverso la metrica di spaziotempo). Probabilmente, la sparizione di forze “g” in orbita o di caduta libera corrisponde alla sparizione dell’interazione forzata (accelerata) fra questi due campi metrici. Il tempo è una caratteristica comune della gravità, accelerazione, e anche massa (come abbiamo visto sopra, attraverso la “frequenza”: hv = mcc). In contrasto alla materia enorme e immobile, nota che in questa connessione che la luce, la quale “stato di inerzia” è un moto “intrinseco” nello spazio con “velocità c”, non ha né massa, né una dimensione temporale, né un campo gravitazionale, e di conseguenza e in maniera significativa, non ha una resistenza inerziale all’accelerazione (ovvero riflettendo fra due specchi). (Vedi: “La Luce Produce un Campo Gravitazionale?”)

(Vedi anche: “I Misteri della Massa” di Gordon Kane, Scientific American, Luglio 2005, pp. 41-48; e: “Quando i Campi si Scontrano” di David Kaiser, Scientific American, Giugno 2007, pagine 63 – 69.)

Il CERN ha annunciato la scoperta di un bosone “simile a quello di Higgs” il 4 Luglio, 2012, a circa 125 GEV (Vedi: Science Vol. 337 13 Luglio 2012 pp. 141-143) (vedi anche www.sciencemag.org)

Vedi: Postscriptum di questo Articolo

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