Limiti sulla forza di Higgs attraverso lo studio di transizioni atomiche ​

L'esistenza del bosone di Higgs fu confermata il 4 luglio 2012 grazie agli esperimenti svolti da ATLAS e CMS al Cern. Da quel momento in poi, per verificare ulteriormente la fondatezza della teoria, si sono susseguite numerose misure dell'accoppiamento tra il bosone ed alcune particelle elementari. Fino ad oggi però, poiché il coefficientete di accoppiamento è proporzionale alla massa della particella elementare con la quale il bosone interagisce, è stato possibile effettuare tali misure solo con le particelle più pesanti. Per l'accoppiamento dell'elettrone, che ha una massa pari a 0.511 MeV, è stato infatti possibile solo individuare dei limiti superiori. Dati i limiti sperimentali nelle misure ad alta energia, un approccio alternativo consiste nello sfruttare l'alta precisione raggiunta nelle misure delle basse energie. Tale metodo tuttavia è molto generale e può essere usato per studiare particelle predette da teorie oltre il modello standard, come altri bosoni di Higgs o i fotoni massivi. In particolare, può essere adoperato per analizzare la perturbazione causata dallo scambio di un bosone di Higgs tra un protone e un elettrone in un atomo. In questa tesi ci si limita a studiare il caso più semplice, l'atomo di idrogeno, in cui i livelli energetici sono ormai noti con alta precisione. Infatti, lo scopo di questo studio è calcolare, utilizzando un approccio perturbativo, la variazione nei livelli energetici dell'atomo di idrogeno causata da uno scambio del bosone di Higgs tra l'elettrone e il protone ed inoltre valutare successivamente se la precisione raggiunta sperimentalmente sarebbe sufficiente per misurare l'accoppiamento dell' Higgs con l'elettrone oppure, se anche in questo caso, riuscirebbe solo a fissare dei limiti superiori.