L'ultimo trucco del Bosone di Higgs: osservato il decadimento in una coppia di muoni

L'ultimo trucco del Bosone di Higgs: osservato il decadimento in una coppia di muoni
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Quando il bosone di Higgs è stato scoperto presso il Large Hadron Collider (LHC) nel 2012, è stato l'ultimo pezzo del Modello Standard, l'attuale stato dell'arte della fisica delle particelle. Il bosone è stato teorizzato a lungo e il suo ruolo è fondamentale: fornire una spiegazione per la massa delle altre particelle.

Nella teoria quantistica le particelle sono anche dei campi; gli oggetti che attraversano lentamente il campo di Higgs hanno una grande massa, quelli che scorrono più velocemente hanno una massa più piccola.

Un altro modo per interpretare la questione prevede che: più è grande la massa e più è forte l'interazione tra la particella e il bosone di Higgs.

Un modo per verificare l'esistenza di questo accoppiamento è cercare i prodotti di decadimento. L'esistenza del Bosone di Higgs è molto breve, dopo essersi formato è in grado di sopravvivere per pochi miliardesimi di miliardesimo di secondo (1.56x10^-22) e decade in altre particelle. Ogni volta che gli scienziati rilvano un prodotto del decadimento del bosone di Higgs questo prova l'esistenza di un accoppiamento tra la particella di Dio e le particelle che sono state prodotte.

Questo è stato il modo in cui si è rilevato il Bosone di Higgs per la prima volta ed è il modo che si utilizza ancora per indagare il suo comportamento.

Di solito l'Higgs decade in particelle massive, come una coppia di quarks. Ma creando abbastanza bosoni all'interno di LHC, alcuni di questi potrebbero decadere formando prodotti più leggeri come i muoni. "Questo prova l'accoppiamento tra l'Higgs e i muoni per la prima volta, dimostrando ancora una volta che le particelle acquisiscono la loro massa tramite il campo di Higgs."

Attualmente c'è un forte indizio, non una prova completa, di questo decadimento all'interno di LHC. I ricercatori stanno lavorando sui dati provenienti dal Compact Muon Solenoid (CMS) che ha trovato un eccesso di muoni. LHC è un groviglio di protoni che si urtano e ci sono molti modi di produrre muoni e non è sempre chiaro quale processo li abbia creati; questo eccesso potrebbe non significare molto.

Tuttavia, utilizzando degli algoritmi di machine learning, i ricercatori hanno mostrato che questi muoni hanno solo lo 0,27% di probabilità di essere generati da processi diversi dal decadimento del Bosone di Higgs. Questo livello di accuratezza è definito dai fisici come "tre sigma"; una scoperta non è provata fino a che non raggiunge una precisione di "5 sigma", cioè che la probabilità che il fenomeno sia causato da un rumore di background è dello 0,00006%.

I ricercatori di ATLAS, un altro esperimento di LHC, hanno già avuto delle prove di questo accoppiamento, ma solo con due sigma. Per questo la scoperta di CMS è così eccitante e, se i nuovi dati permetteranno di raggiungere una precisione di 5 sigma, potremmo confermare le relazioni tra frequenza di decadimento e massa della particella. I fisici credono che la frequenza con cui l'Higgs produce determinate coppie sia dato dalla radice quadrata della massa della particella prodotta.

Spiropulu, ricercatrice a Ginevra, ha affermato che LHC si sta spingendo al suo limite nel rilevare particelle e sicuramente non saremo in grado di provare un accoppiamento tra l'Higgs e gli elettroni. Servirà una nuova generazione di rilevatori per indagare le altre proprietà della particella di Dio.

FONTE: space.com
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