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Motherboard

Siamo di fronte a un nuovo bosone di Higgs?

I risultati presentati ieri dai fisici del Large Hadron Collider offrono l'allettante indizio della scoperta di una nuova particella.

di Michael Byrne
16 dicembre 2015, 4:10pm

I risultati presentati ieri dai fisici del Large Hadron Collider offrono l'allettante indizio della scoperta di una nuova particella, possibilmente una variazione del bosone di Higgs. Sia ATLAS che CMS, i rilevatori responsabili della scoperta del bosone hanno rilevato picchi significativi e inaspettati nella rappresentazione dei dati, conseguenti alla collisione di protoni ad alto potenziale energetico.

Il numero fortunato di entrambi gli esperimenti è 750 GeV; è stato a questo livello di energia che i fisici hanno trovato un eccesso di particelle fotoniche (unità della luce, essenzialmente) tra gli scrosci di sottoprodotti subatomici che si ottengono quando le particelle pesanti (come i protoni) si infrangono le une contro le altre e si annullano. (Le linee verdi nell'illustrazione qui sotto sarebbero i fotoni.) Alcuni di questi sottoprodotti esistono per un lasso di tempo minimo, ma la loro presenza viene rilevata guardando a picchi di livelli energetici come questi.

Immagine: CERN

Se i risultati verranno ulteriormente confermati, potrebbero indicare la presenza di una nuova particella di circa 1.500 GeV, prodotta dalle collisioni di protoni e decaduta quasi immediatamente in due fotoni da 750 GeV l'uno.

E i risultati hanno assoluto bisogno di una conferma. Il balzo statistico trovato da ATLAS ha una rilevanza di 3,6 sigma, mentre il gruppo CMS si è caricato di un eccesso di 2,6 sigma a 750 GeV. Non è roba da niente. Nella fisica delle particelle, 5 sigma è lo standard per una scoperta, e corrisponde allo 0,00003 percento circa di possibilità che i risultati siano frutto di un colpo di fortuna. Un risultato da 3 sigma, che è spesso utilizzato per indicare le prove di una scoperta ma non una vera scoperta, significa che c'è circa il 3 percento di possibilità che il risultato sia frutto del caso. Un 2,6 sigma non è nemmeno una prova, ma non lo definirei un indizio irrilevante. (Una cosa interessante: la possibilità che il risultato sia frutto del caso è sempre in agguato, anche se in misura infinitesimale.)

Più concretamente, il gruppo CMS ha registrato 10 eventi a 750 GeV, mentre il gruppo ATLAS ne ha intascati 40. Come scritto in Nature News, se l'eccesso fosse completamente irrilevante, non sarebbe occorso in entrambi gli esperimenti. "È un po' accattivante," ha dichiarato Dave Charlton, portavoce di ATLAS, "ma potrebbe trattarsi di una coincidenza."

Il fisico francese Adam Falkowski, che ha accennato ai risultati di ieri su Twitter già qualche giorno fa, ha analizzato molto bene la cosa sul suo blog Renonaances. Ha messo a paragone gli ultimi dati con quelli rilevati in occasione della scoperta del bosone tre anni fa. All'epoca, rispetto a ora, l'interpretazione delle coppie di fotoni (difotoni) a 125 GeV era piuttosto chiara, e aveva messo d'accordo molti fisici: era il bosone di Higgs. Un difotone da 1.500 GeV , comunque, potrebbe essere qualsiasi cosa, incluso uno dei tanti bosoni aggiuntivi già teorizzati. Questa ambiguità aggiunge un nuovo livello di eccitazione.

"Più probabilmente, questa particella potrebbe essere una piccola parte di una struttura più ampia, che ha forse a che fare con la rottura della simmetria elettrodebole e con il problema gerarchico del Modello Standard," scrive Falkowski. "Se il segnale è reale, allora potrebbe essere l'inizio di una nuova età dell'oro per la fisica particellare."

Ad ogni modo, sapremo qualcosa in più con il prossimo ciclo di dati dell'LHC, nel 2016.