Rottura della simmetria delle interazioni deboli e nuova fisica

Le interazioni deboli sono le uniche interazioni fondamentali i cui bosoni vettori, i bosoni W e Z, hanno una massa e per tanto agiscono solo a corte distanze, inferiori a quelle delle dimensione di un atomo. In particolare la simmetria debole associata ai bosoni W e Z è spontaneamente rotta e oggi sappiamo con buona accuratezza che l’agente responsabile di questa rottura è il bosone di Higgs. Dunque la peculiarità delle interazioni deboli è evidente e lo studio della rottura della simmetria ad essa associato è un problema di grande interesse per la fisica teorica. Inoltre, per il ruolo che questa simmetria gioca nella generazione delle masse delle particelle elementari, capire l’origine della simmetria debole e la dinamica associata alla sua rottura è molto importante per la fenomenologia delle particelle elementari e per lo studio dell’Universo a grande scala.

Con queste motivazioni ricerca del nostro gruppo sulla rottura della simmetria debole si articola:

L’attività   di ricerca del nostro gruppo mira alla costruzione di modelli che forniscono spiegazioni ad alcuni peculiari aspetti del Modello Standard, come ad esempio la sensibilità   della massa del bosone di Higgs a fisica di cortissime distanze (in principio distanze molto oltre le attuali e futuribili capacità   degli esperimenti di laboratorio). I modelli studiati dal nostro gruppo introducono nuova dinamica, e quindi nuove interazioni, che spiegano queste caratteristiche del Modello Standard e ad esempio risolvono il problema della stabilità   radiativa della scala elettrodebole, oppure l’origine delle masse e mescolamenti delle particelle fondamentali, oppure identificano possibili nuove particelle candidate ad essere la materia oscura dell’Universo.

Questi modelli servono sia a capire quali sono le caratteristiche di possibili teorie che superano ed estendono il Modello Standard sia a capire quali sono le loro manifestazioni misurabili in esperimenti. Riguardo le possibili manifestazioni sperimentali la ricerca del nostro gruppo si concentra particolarmente sugli esperimenti ai collider di particelle come il Large Hadron Collider del CERN. La ricerca in fisica dei collider mira a quantificare l’impatto dei risultati degli esperimenti sulla realisticità   dei modelli di nuova fisica.

Inoltre nel nostro gruppo ci occupiamo della formulazione di nuove strategie per la ricerca di nuova fisica applicabili sia negli esperimenti attualmente in corso sia in esperimenti relativi a progetti futuri o futuribili quali p.es. acceleratori di particelle e+e- o macchine adroniche più potenti dell’attuale Large Hadron Collider. Inoltre, relativamente allo stesso tipo di esperimenti, ci occupiamo della formulazione di metodi per la misura di precisione di proprietà   del Modello Standard, ad esempio la massa del top quark oppure le interazioni tra bosoni vettori e tra bosoni vettori e bosoni di Higgs e fermioni.

Link identifier #identifier__148474-2Sito web contenente una più dettagliata descrizione dell’attività   di ricerca

1. Quest’ultimo punto è molto vicino alle attività  del Prof. Link identifier #identifier__106823-3Giuseppe Degrassi. Inoltre, in alcuni scenari di nuova fisica il problema della rottura della simmetria elettrodebole può essere facilmente messo in collegamento con quello dell’origine della massa dei neutrini e della dinamica responsabile per la struttura di masse e mescolamenti delle masse dei fermioni investigato da Link identifier #identifier__26321-4Davide MeloniLink identifier #identifier__60408-5.

• CERN, Ginevra, Svizzera
• EPFL, Losanna, Svizzera
• IFAE, U. Autonoma Barcellona, Spagna
• University of Maryland, College Park, MD, USA

roberto.franceschini@uniroma3.it