Spontaneous symmetry breaking and mass generation in Gauge theories - A study of the Abelian Higgs mechanism

Il meccanismo di Higgs abeliano è un processo chiave nella teoria quantistica dei campi, fondamentale per spiegare come i bosoni di gauge acquisiscano massa a seguito di una rottura spontanea della simmetria. Dopo aver introdotto il formalismo lagrangiano nel contesto delle teorie dei campi e riformulato l'elettromagnetismo classico in una forma esplicitamente Lorentz-covariante, viene brevemente esplorato il ruolo cruciale delle simmetrie nella fisica fondamentale. In particolare, si analizza come, a seguito della rottura di una simmetria continua, si generino nuove particelle note come bosoni di Goldstone, che, attraverso il meccanismo di Higgs, vengono fagocitati dai campi di gauge, inizialmente privi di massa, permettendo loro di divenire mediatori massivi. Sebbene l'analisi sia stata qui circoscritta al caso abeliano, essa pone le basi per un'estensione del meccanismo anche ai casi non abeliani, consentendo l'introduzione di mediatori massivi per altre interazioni di gauge, senza compromettere le simmetrie fondamentali della lagrangiana.