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Higgs è sempre più standard

Tre anni dopo l’annuncio della scoperta di un nuovo bosone scalare (post), i fisici degli esperimenti ATLAS e CMS hanno presentato per la prima volta le misure congiunte sulle proprietà del bosone di Higgs durante la terza conferenza annuale LHCP 2015.

L’analisi dei dati raccolti nel 2011 e 2012 ha permesso di ottenere il quadro migliore che permette di descrivere la particella. In particolare, i risultati sono stati ottenuti con la miglior precisione possibile per ciò che riguarda la sua produzione, decadimento e interazione con le altre particelle. Tutte le proprietà misurate sono in accordo con le predizioni del modello standard e diventeranno il punto di riferimento per le prossime analisi dati, aprendo così la ricerca verso nuovi fenomeni fisici. Questi risultati seguono l’annuncio sulla misura migliore della massa del bosone di Higgs (post) dopo l’analisi congiunta dei due esperimenti.

I risultati delle analisi dei singoli esperimenti (blu, ATLAS; rosso CMS) e quelli relativi all’analisi congiunta (nero, ATLAS+CMS) mostrano il miglioramento della precisione delle misure risultante dalla combinazione dei dati. Ciò che rende questo grafico così impressionante è l’accordo molto preciso con il modello standard (rappresentato dalla stella). La linea nera continua indica l’area relativa al 68% del livello di confidenza che racchiude il valore di best fit (crocetta nera). Ad ogni modo, le ellissi sono ancora abbastanza larghe per affermare che potrebbero esistere dei segnali di una nuova fisica rivelabili con il Run 2. Credit: LHC/ATLAS/CMS

Il bosone di Higgs è un nuovo, fantastico strumento che serve per verificare il modello standard e per studiare il meccanismo Brout-Englert-Higgs mediante il quale le particelle acquisiscono la massa”, spiega Rolf Heuer, Direttore Generale del CERN. “E’ molto importante combinare i risultati di grandi esperimenti perchè servono a raggiungere quella precisione elevata che ci permette di fare il prossimo passo avanti nel nostro campo. Facendo così, otteniamo ciò che un singolo esperimento raggiungerebbe in almeno due o più anni“. Ci sono diversi modi per produrre un bosone di Higgs e diversi modi per cui un bosone di Higgs decade in altre particelle. Ad esempio, secondo il modello standard, la teoria migliore che descrive le interazioni e le particelle, quando viene prodotto un Higgs esso dovrebbe decadere immediatamente in un quark-bottom e un antiquark-bottom nel 58 percento dei casi. Grazie all’analisi congiunta dei dati ATLAS e CMS è stato possibile determinare con la precisione migliore, ad oggi, i tassi dei decadimento più frequenti. Queste misure di precisione dei tassi di decadimento sono di fondamentale importanza in quanto sono direttamente collegati con l’intensità dell’interazione della particella di Higgs con le altre particelle, così come con le loro masse. Perciò, lo studio di questi decadimenti è essenziale per determinare la natura di questa particella che è stata scoperta al CERN. Qualsiasi deviazione osservata tra i tassi misurati rispetto a quelli predetti dal modello standard potrebbe mettere in questione il meccanismo Brout-Englert-Higgs e, possibilmente, aprire la porta ad una “nuova fisica” oltre il modello standard. “Si tratta di un grande passo in avanti, sia per il tipo di analisi che per la precisione delle misure“, dichiara Dave Charlton portavoce di ATLAS. “Ad esempio, dai risultati combinati il decadimento del bosone di Higgs in particelle tau è ora osservato con un livello di confidenza superiore a 5 sigma, un risultato che non era possibile ottenere con i soli dati di ATLAS o CMS“. “Combinare i dati di due grandi esperimenti è stata una vera sfida dato che l’analisi riguarda oltre 4200 parametri che rappresentano le incertezze sistematiche”, aggiunge Tiziano Camporesi portavoce di CMS. “Con un tale risultato e un nuovo flusso di dati ad un nuovo livello di energia, ora siamo in una buona posizione per osservare il bosone di Higgs da ogni angolo possibile“.

CERN: ATLAS and CMS experiments shed light on Higgs properties
ATLAS: Shedding New Light on the Higgs