Teoria di gauge dell’elettromagnetismo e delle interazioni nucleari

Le quattro interazioni fondamentali note possono essere studiate come teorie di gauge. Tale approccio consiste nell'imporre che la lagrangiana della teoria sia invariante sotto una data trasformazione locale, con conseguente introduzione dei campi mediatori per l'interazione. Questa tesi si propone di ricavare attraverso questo metodo la lagrangiana dell'interazione elettromagnetica, dell'interazione nucleare forte e dell'interazione nucleare debole. Si mostrerà in particolare come l'elettromagnetismo possa essere trattato come una teoria di gauge abeliana e si estenderà questa trattazione al caso non abeliano, il che permetterà la derivazione della lagrangiana dell'interazione nucleare forte. Infine si mostrerà la necessità di considerare l'interazione elettromagnetica e quella debole come aspetti diversi della stessa interazione e, a seguito dell'introduzione del meccanismo di Higgs, si ricaverà una lagrangiana dell'interazione elettrodebole che prevede lo spettro di massa osservato sperimentalmente.