La notizia della scoperta della particella di Higgs era già nell'aria da qualche giorno, tutto quello che serviva, come ha spiegato ottimamente toto nel suo post, era il giusto numero di sigma per poter annunciare al mondo il risultato.
Alla fine del 2011 è stato osservato un "eccesso di segnale" nella regione di massa sotto i 160 GeV. Purtroppo il numero di sigma non era sufficiente per dichiarare la scoperta, ma sicuramente era un buon punto da cui partire per proseguire le ricerche. In questa regione, i canali più sensibili e promettenti sono il decadimento dell'Higgs in gamma gamma (due fotoni di alta energia) e dell'Higgs in una coppia di bosoni Z (di cui uno virtuale), che a loro volta decadono in 4 leptoni (elettroni o muoni). L'accuratezza del primo canale dipende fortemente dalle prestazioni del calorimetro elettromagnetico, mentre il secondo è sicuramente il canale più pulito e dipende da quanto bene funziona il sistema di tracking. Questa regione di massa è popolata da altri possibili canali di decadimento (come il decadimento in una coppia di quark b e anti-b o in una coppia di leptoni tau e anti-tau), ma al contrario dei due canali "principe", questi ultimi sono accompagnati da molta "sporcizia" (o background) ed è quindi difficile riuscire a discriminare il segnale dal fondo.
Veniamo quindi ai risultati: due sono i modi per "cercare" una nuova particella:
- Riuscire a dire dove sicuramente "non è", e al contempo...
- Cercare delle regioni in cui invece può essere.
Questo è l'approccio al problema che gli esperimenti di fisica delle particelle da LEP in poi (passando per il TEVATRON e arrivando ad LHC) hanno adottato da quasi 20 anni. La figura qui sotto a sinistra mostra quanto si sapeva alla fine del 2011: le zone rosse sono quelle in cui sicuramente l'Higgs non poteva trovarsi, le altre zone erano ancora possibili. A destra invece c'è quanto sappiamo da oggi...
Praticamente tutta la regione di bassa massa è stata eliminata, tranne una piccola zona larga meno di 10 GeV. In corrispondenza di questa regione è ben evidente un picco a 125-126 GeV. Combinando i risultati ottenuti con entrambi i canali (gamma gamma e ZZ*), la significanza del picco è 5.1 sigma. Questo significa che c'è una probabilità di 3x10^-7 che questo picco sia dovuto ad una fluttuazione del fondo: diciamo che è molto improbabile. Citando la frase del direttore generale del CERN:"I think we have it".
Una cosa importante che entrambi gli esperimenti hanno sottolineato nelle slide di conclusione (ma che ha sottolineato anche il direttore generale nei commenti finali) è che c'è l'osservazione di un nuovo bosone che sembra comportarsi come l'Higgs del modello standard. Tuttavia è necessario studiarne in dettaglio le proprietà (massa, larghezza, canali di decadimento, costanti di accoppiamento, numeri quantici) per sapere con certezza se si tratta di esso o di uno degli altri bosoni di Higgs predetti da diversi modelli teorici, per esempio dai modelli super-simmetrici. In definitiva, la scoperta di oggi è solo il primo passo verso la comprensione di questa elusiva particella!
