Bosone di Higgs: catturato un raro decadimento della particella sfuggente

Teorizzato nel 1964 e osservato per la prima volta nel 2012, il bosone di Higgs continua a tenere impegnati gli scienziati nel tentativo di risolvere gli “enigmi” che lo caratterizzano, e che potrebbero svelarci dettagli inesplorati sulle particelle elementari che costituiscono l’Universo. In particolare, da quando è stato osservato per la prima volta nel corso di un complesso esperimento svolto presso l’acceleratore di particelle del Cern di Ginevra (il Large Hadron Collider, Lhc), gli scienziati coinvolti negli esperimenti Atlas e Cms hanno continuato a collaborare con l’obiettivo di studiare le proprietà di questa particella e capire come viene prodotta e come decade, generando così altre particelle. E un eccitante risultato è stato annunciato durante la conferenza Lhcp (Large Hadron Collider Physics), tenutasi dal 22 al 26 maggio a Belgrado: per la prima volta Atlas e Cms sono riusciti ad ottenere la prova del raro processo attraverso il quale il bosone di Higgs decade producendo un bosone Z e un fotone.

Perché studiamo il bosone di Higgs

Studiando il decadimento del bosone di Higgs, si legge sul sito del Cern, potremmo scoprire indirettamente dell’esistenza di particelle elementari che non sono state predette dal Modello Standard, la teoria che descrive “l’essenza” della materia che costituisce l’Universo. Gli studi sulla natura e sulle proprietà del misterioso bosone di Higgs hanno infatti come obiettivo proprio quello di mettere alla prova il Modello Standard: perché, si sa, la nostra conoscenza del mondo e delle sue leggi è da considerarsi sempre e comunque come un’approssimazione potenzialmente migliorabile. “L’esistenza di nuove particelle potrebbe avere effetti molto significativi sulle rare modalità di decadimento dell’Higgs”, spiega Florencia Canelli, coordinatrice di Cms. “Questo studio è un potente test del Modello Standard. Con il terzo ciclo di Lhc attualmente in corso e il futuro Lhc ad alta luminosità, saremo in grado di migliorare la precisione di questo test e di sondare decadimenti di Higgs sempre più rari”.

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La recente osservazione

Alcuni tipi di decadimento sono più frequenti altri: per quanto riguarda quello in esame, ovvero il decadimento del bosone di Higgs in un bosone Z e un fotone, il Modello Standard predice una probabilità pari allo 0,15%. Sempre che la sua massa sia effettivamente pari a 125 miliardi di elettronvolt, come misurato attraverso precedenti esperimenti. Grazie alla collaborazione fra Atlas e Cms e all’utilizzo di avanzate tecniche di machine-learning che aiutano gli scienziati a distinguere i segnali di interesse dal rumore di fondo, è stato possibile, dicevamo, ottenere la prima prova di questo raro tipo di decadimento. L’osservazione, riporta ancora il Cern, ha una significatività statistica inferiore rispetto a quella che convenzionalmente viene considerata come “limite minimo” per poter rivendicare un’osservazione. Tuttavia, considerata la rarità dell’evento, il risultato costituisce comunque un passo avanti verso la potenziale scoperta di nuovi e affascinanti dettagli sul nostro Universo:  “Ogni particella ha una relazione speciale con il bosone di Higgs, il che rende la ricerca dei decadimenti rari di Higgs una priorità assoluta”, conclude Pamela Ferrari, coordinatrice di Atlas. “Grazie alla combinazione meticolosa dei singoli risultati di Atlas e Cms, abbiamo fatto un passo avanti verso la soluzione dell’ennesimo enigma del bosone di Higgs”.

Via: Wired.it

Credits immagine: Antonio Vivace su Unsplash