Scienze

Il bosone di Higgs in crisi d'identità?

Il bosone di Higgs sembra mandare segnali contrastanti. La sua massa sembra variare a seconda di come la si misura.

Lo speciale sul Bosone

Tutto ciò che c'è da sapere sul bosone di Higgs e sulla sua scoperta sperimentale di luglio 2012: lo speciale di Focus

Nella ricerca del bosone di Higgs, ATLAS sembra vederci doppio e i nuovi, preliminari, risultati ricordano a molti i segreti di Twin Peaks. Oppure ancora, la cosiddetta particella-Dio sembra avere una crisi di identità. Continuate a leggere, per non trarre conclusioni avventate e soprattutto sbagliate.

I nuovi risultati di LHC

Ieri è stato presentato al CERN di Ginevra lo stato dell’arte degli esperimenti condotti al Large Hadron Collider (LHC) da parte delle collaborazioni ATLAS, CMS, LHCb e ALICE. Come era prevedibile, l’attenzione maggiore è stata rivolta ai dati che riguardano la particella scoperta a luglio e che assomiglia parecchio al bosone ipotizzato, tra gli altri, da Peter Higgs.
Uno degli obiettivi principali di questi esperimenti è determinare la massa del bosone di Higgs. Per farlo si misurano le proprietà delle particelle in cui esso decade (quelle che in gergo vengono chiamate “prodotti di decadimento”).

Così decade il bosone
I nuovi dati dell'esperimento ATLAS sono relativi a due particolari canali di decadimento del bosone. Il primo è quello in due fotoni. Il secondo quello in due bosoni Z che a loro volta si "trasformano" (si dovrebbe scrivere ancora decadono) in quattro leptoni [vedi a fine pagina] (si tratta principalmente di muoni).

Ebbene i due decadimenti danno risultati diversi, una discrepanza che è statisticamente significativa. Nel primo caso gli eventi si distribuiscono attorno ai 126,6 GeV, nel secondo attorno ai 123,5 GeV, un valore notevolmente inferiore. Hanno trovato due bosoni? C’è una nuova fisica tutta da scoprire?

Ipotesi del genere, al punto in cui si trova ora la ricerca, sono prive di fondamento. I dati raccolti non sono ancora sufficienti per assumere la discrepanza come un effetto fisico reale ma il problema di decifrarla rimane. Le possibilità sono due: una fluttuazione statistica, ovvero una variazione casuale dei dati (sempre possibile in casi in cui gli eventi analizzati sono poche decine); un errore nelle misure ancora non trovato che si nasconde chissà dove.

Un aiuto potrà venire dal confronto con i dati di CMS. Questi mostrano nel canale di decadimento a quattro leptoni un risultato molto simile a quello del canale a due fotoni di ATLAS, circa 126 GeV, e quindi si potrebbe speculare che se errore (o fluttuazione statistica) c’è, si trova nel canale a quattro leptoni di ATLAS. Ma è solo un’ipotesi, una delle tante che in questo momento i ricercatori di LHC hanno probabilmente messo sul tavolo, sia perché la statistica in questo canale, per entrambi gli esperimenti, è molto bassa, sia perchè senza informazioni aggiornate sul canale a due fotoni di CMS il confronto è ancora prematuro. Inutile speculare dunque, attendiamo prima tutti i dati e poi se ne riparlerà.

[Che cosa sono i leptoni] I leptoni sono particelle fondamentali, ovvero prive di struttura interna, di spin ½. Di questa famiglia fanno parte tre particelle dotate di carica elettrica, l’elettrone, il muone e il tauone e i rispettivi neutrini, privi di carica.

14 dicembre 2012 Peppe Liberti
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