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La massa di Higgs secondo CMS

I fisici della collaborazione CMS hanno pubblicato la raccolta più ampia dei risultati ottenuti sulle proprietà del bosone di Higgs. I dati, che si riferiscono agli esperimenti condotti tra il 2011 e il 2012 e allo studio dello spin e della parità, suggeriscono che al momento la particella non può essere distinta dalle previsioni teoriche fornite dal modello standard per il bosone di Higgs.

Il modello standard è una teoria che spiega le proprietà e le interazioni delle particelle elementari, governate dalle quattro forze fondamentali. Sviluppato nei primi anni ’70, esso ha permesso di descrivere con grande successo quasi tutti i risultati sperimentali e di predire una vasta varietà di fenomeni, tra cui proprio il bosone di Higgs. La collaborazione CMS ha recentemente messo insieme le misure di vari decadimenti della particella per ricavare la misura più precisa della sua massa ad oggi: 125,02±0,30 GeV, con una incertezza pari allo 0,2%. Questa incertezza, che può essere suddivisa in una componente sistematica (±0,15 GeV) e in una statistica (±0,26 GeV), fornisce delle prospettive eccellenti per il cosiddetto Run 2 da cui si spera di avere una misura ancora più precisa della massa, dato che maggiori dati ridurranno la componente statistica.

Il bosone di Higgs è l’ultimo tassello del modello standard che è stato verificato sperimentalmente sia da CMS che da ATLAS. Tuttavia, con tutti i parametri che sono adesso fissati sperimentalmente, i fisici possono utilizzare il modello per fare previsioni ancora più specifiche. Ad esempio, avendo misurato la massa del bosone di Higgs, il modello standard ci permette di avere una serie di previsioni non ambigue di quelle che dovrebbero essere le altre proprietà della particella. Alcune di esse, come lo spin (zero), la parità (positiva) e la carica elettrica (neutra) derivano direttamente dalle simmetrie del modello standard. Ma altre, come l’intensità con cui interagisce Higgs con le particelle standard sono più complicate da verificare. Infatti, il bosone di Higgs decade sotto forma di varie particelle, tra cui i fotoni, i bosoni W e Z, i leptoni tau, i quark-bottom e muoni. Studiare, perciò, il decadimento di Higgs e la sua probabilità con cui decade in queste particelle permetterà ai fisici di completare il quadro teorico ed acquisire così una migliore comprensione sulle sue proprietà.

Il fatto poi di non trovare delle deviazioni significative dal modello standard pone una sorta di asticella verso l’alto per il Run 2 di LHC. Certamente, i fisici teorici e sperimentali continueranno a lavorare insieme per trovare la più piccola discrepanza nell’ambito delle proprietà che caratterizzano il bosone di Higgs. Una, ed eventuale, minima deviazione dal modello standard potrebbe implicare l’esistenza di una “nuova fisica”. Insomma, il Run 2 si prevede alquanto interessante.

CERN: CMS pins down Higgs with first run data
arXiv: Precise determination of the mass of the Higgs boson and tests of compatibility of its couplings with the standard model predictions using proton collisions at 7 and 8 TeV
arXiv: Constraints on the spin-parity and anomalous HVV couplings of the Higgs boson in proton collisions at 7 and 8 TeV