Il bosone di Higgs
Il bosone di Higgs è l’unica particella del Modello Standard (MS) non ancora completamente confermata - guarda questa pagina per dettagli ulteriori. Nel luglio 2012, gli esperimenti ATLAS e CMS al CERN hanno annunciato la scoperta di un nuovo bosone con massa all’incirca di 125 GeV, che è compatibile con il bosone di Higgs cercato così a lungo.
Il MS non predice quale debba essere la massa del bosone di Higgs ma è in grado di predire, dato un valore di massa, quanto spesso esso possa essere prodotto nelle collisioni tra particelle e quali siano i suoi decadimenti in particelle conosciute. Il grafico seguente riassume quanto spesso un Higgs da 125 GeV decade nelle varie particelle conosciute.
Un bosone di Higgs siffatto è molto pesante, addirittura più pesante del bosone Z che hai incontrato in precedenza, ha una vita media molto piccola e pertanto percorre solamente una distanza molto piccolo prima di decadere. È pertanto impossibile identificarlo direttamente in ATLAS o in qualsiasi altro rivelatore di particelle.
Il bosono di Higgs può essere prodotto in collisioni tra protoni di alta energia a LHC. ATLAS e CMS hanno osservato decadimenti dell’Higgs in (i) 2 bosoni Z, risultanti a loro volta in due coppie di leptoni carichi, in (ii) 2 fotoni, e in (iii) 2 bosoni W, risultanti a loro volta in 2 leptoni carichi e 2 neutrini.
In questo percorso Z, avrai la possibilità di cercare I decadimenti (i) e (ii) del bosone di Higgs e ripeterai in parte quanto hanno fatto I fisici di ATLAS al CERN!
Ti chiederai perchè la scoperta al CERN parla di una particella “simile” all’Higgs e non “della” particella di Hggs! Il motivo è puramente scientifico. Sebbene siano stati osservati decadimenti in ZZ, W+W- e γγ, non sono stati ancora confermati decadimenti in leptoni e quark, in particular decadimenti in coppie di quark b e coppie di lepton tau.
Ma come è possibile che si osservino decadimenti “rari” quali H→γγ(con probabilità dello 0.2%) e non i più “frequenti” decadimenti H→bb̅ (con probabilità del 57%)? Il secondo tipo di decadimenti dell’Higgs dà luogo a 2 jet di particelle che sono molto difficili da separare dalla produzione molto più abbondante di jet “normali”, permessi dall’interazione più forte di tutte – la forza forte.
Se avrai pazienza, studierai sperabilmente nelle Masterclass future anche questi decadimenti dello Higgs. Per ora, buona fortuna per la tua ricerca della particella “simile all’Higgs” nei decadimenti in ZZ e γγ.
Non è fantastico che solo pochi mesi dopo l’annuncio di una scoperta tu abbia l’opportunità di guardarla tu stesso da così vicino?
Visita questa pagina nel caso tu voglia imparare di più sull’Higgs. Nel Modello Standard al campo di Higgs, che è responsabile della massa delle particelle, corrisponde il bosone di Higgs, che è una particella di spin 0. È proprio quest’ultima quell ache noi cerchiamo a LHC!