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28 agosto 2011

Higgs o non Higgs

Al momento direi più no che sì, nel senso che va ad aumentare il range di masse esplorato in cui non è stato trovato il bosone, ma prima di correre a conclusioni affrettate facciamo un breve punto della situazione.

Era la fine di luglio, i fisici delle particelle di tutto il mondo si erano radunati a Grenoble per EPS-HEP, ovvero la conferenza della società europea di fisica sulle alte energie, e gli occhi di tutti erano puntati sui possibili segnali della scoperta del bosone di Higgs. I due grossi esperimenti a LHC incentrati su questa ricerca avevano individuato una regione di massa con lieve eccesso di eventi, un abbozzo di quello che poteva essere la grande scoperta. Nessuno però si era lasciato andare a facili entusiasmi e tutti con i piedi saldamente incollati a terra si erano dati appuntamento all'altra grande conferenza estiva con più dati analizzati perché se sono rose fioriranno e se è il bosone Higgs non può continuare a nascondersi a lungo. 

E così ci ritroviamo a Mumbai, per la conferenza Lepton-Photon 2011, per riprendere il discorso da dove lo avevamo interrotto. Tutti speravamo che raddoppiando la quantità di dati accumulati, quel piccolo eccesso di eventi sarebbe divenuto ancora più pronunciato e invece la sua significatività statistica è passata da 2.8 a circa 2 sigma, che in termini più semplici significa che la probabilità che quello sia veramente un bosone di Higgs è passata dall'oltre 99% al 95%. Questa tendenza, esattamente opposta a quella che ci stavamo aspettando, è frutto sia dei nuovi dati sia della migliore comprensione di tutti i meccanismi di produzione di quella tipologia di eventi che non comprendono l'esistenza del bosone di Higgs.

Se quindi da un lato scendono le speranze di aver trovato il tanto cercato bosone, dall'altro si estende sempre maggiormente l'intervallo di masse in cui ne è esclusa la presenza. Gran parte della regione di massa compresa tra 145 e 466 GeV è stata esclusa al 95%, il che significa che il bosone di Higgs ipotizzato dal modello standard non ha una massa appartenente a quell'intervallo e questa previsione ha un livello di confidenza già piuttosto alto. 

Questa informazione è racchiusa nei grafici che vi riporto qui a lato. Sono quelli di ATLAS, combinati su tutti i canali di decadimento e con luminosità integrata (leggi campione statistico) fino a 2.3 fb-1, oltre il doppio dei grafici di luglio. I due grafici sono di fatto lo stesso, solo che mentre il primo spazia da 100 a 600 GeV per la massa dell'Higgs, il secondo è uno zoom nella regione tra 100 e 240. L'interpretazione di questi grafici è un po' complessa, ma cerco di illustrarvela con parole semplici. La linea nera tratteggiata, etichettata come expected rappresenta il risultato delle simulazioni fatte al computer se il bosone di Higgs previsto dal modello standard non esistesse. Questa linea tratteggiata è circondata da una banda verde più stretta e da una gialla più larga che rappresenta l'errore di questa simulazione. La linea nera continua invece rappresenta quello che è veramente osservato nell'esperimento: quando la linea continua scende sotto il livello di 1 (linea tratteggiata orizzontale) allora la presenza del bosone di Higgs per quella massa viene esclusa. Dobbiamo cerca il bosone di Higgs in tutti quei punti in cui la linea nera è più alta di 1 e quando lo troveremo, la linea nera si allontanerà parecchio non solo da quella tratteggiata, ma anche dalle regioni colorate.

L'eccesso che era stato misurato a luglio compreso tra 125 e 160 GeV circa si è ridotto a quella montagnola di eventi che vedete centrata a 127 GeV e che sfiora la parte superiore della banda gialla.


A questo punto non ci resta che attendere nuovi dati, e parafrasando le parole del direttore della ricerca del CERN, l'italiano Sergio Bertolucci, la scoperta è garantita entro i prossimi 12 mesi: se l'Higgs esiste, non avrà più spazio per nascondersi e se non esiste, quella sarà già una scoperta!

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