Vademecum per venire a visitare il CERN

Con una certa regolarità i lettori di Borborigmi mi scrivono per avere suggerimenti e aiuto per venire a visitare il CERN. Siccome sembra essere il sogno segreto di molti, ecco un breve vademecum a futura memoria.

Cosa vuol dire "venire a visitare il CERN"?

Il CERN è un organismo internazionale finanziato dagli stati membri. In sostanza, significa che le sue infrastrutture e gli stipendi dei suoi dipendenti sono pagati dai soldi dei contribuenti, fra cui, e non per una frazione trascurabile, i cittadini italiani. Questo qualifica certamente il CERN come servizio pubblico, e fa si che tra i punti chiave della sua missione ci sia anche la comunicazione delle nostre ricerche al grande pubblico. Tutto questo per dire che la possibilità di visitare il CERN è offerta a tutti quelli che si presentino alle sue porte, anche senza preavviso, ed è gratuita.

Naturalmente, se uno si premura di organizzare la visita con anticipo, le cose saranno giocoforza migliori: presentandosi un giorno a caso senza dire niente si avrà probabilmente solo la possibilità di accedere alle esposizioni permanenti, il Microcosm e il Globo della Scienza e dell'Innovazione, mentre prenotandosi per tempo si potrà partecipare a una visita guidata più completa. Le visite guidate prevedono una conferenza iniziale, che introduce il CERN e i sui programmi di ricerca e tecnologici, seguita dalla visita un'area sperimentale. E qui occorre farsi furbi.

Quanto tempo prima bisogna prenotare?

Dipende. Principalmente (ma non solo) da due fattori. Quanti siete, e quante lingue parlate. Mi spiego: se siete un gruppo numeroso (per esempio una o
più classi di scuola superiore), il servizio visite dovrà programmare una visita apposta per voi, con la spada di Damocle della regola di sicurezza che impone una guida ogni 12 persone per l'accesso alle zone sperimentali. Se siete da soli, o al massimo due o tre, le probabilità di aggregarvi a una visita già programmata aumentano. E qui entra in gioco la questione delle lingue: le visite sono organizzate principalmente in francese e inglese, e poi anche in italiano e altre lingue europee. Se parlate solo italiano, dunque, molto probabilmente il vostro tempo di attesa sarà lunghetto. Se invece siete disponibile a seguire una visita guidata in inglese o francese, i tempi di attesa potrebbero accorciarsi.

In sostanza, la condizione migliore è essere da soli e poliglotti (riuscirete a farvi aggregare a una visita in breve tempo), la peggiore è essere un gruppo numeroso che parla solo italiano (l'organizzazione della vostra visita prenderà parecchio tempo, facilmente anche più di un anno, che oggi è il tempo di attesa tipico per le scolaresche).

Ci sono alternative?

Se volete vedere qualcosa di reale del CERN, nel senso di una vera zona sperimentale, no. Ma se invece passate da queste parti, magari per altre ragioni, nulla vieta di andare soltanto a visitare le zone espositive, e magari potrebbe andarvi bene e trovare un gruppo non completo a cui aggregarvi. In ogni caso, un giro a vedere la control room di ATLAS non viene negato quasi a nessuno!

Chi devo contattare?

Il servizio visite del CERN. Potete scrivere un messaggio email o prenotarvi online direttamente dal sito, ma la mia esperienza mi dice che telefonare è probabilmente la cosa migliore: tenete conto che sono sommersi di messaggi da tutto il mondo. C'è almeno una persona che parla italiano, dunque non siate timidi anche se le lingue straniere non sono il vostro forte.

Quanto costa?

Come scrivevo poco sopra, le visite guidate e l'accesso alle aree espositive sono completamente gratuite. Quello che resta a carico dei visitatori è il viaggio per raggiungere Ginevra e il CERN, e l'eventuale pernottamento se non ce la fate a fare tutto in giornata.

Come ci vengo?

Se siete in tanti, probabilmente un pullman affittato è la soluzione più comoda e economica. È la scelta di praticamente tutte le scolaresche. Se siete in pochi, dipende da dove venite. Se arrivate dal nord Italia (Torino, per esempio), la macchina è probabilmente la soluzione migliore, visto che raggiungere Ginevra in treno non è banale a meno che non arriviate da Milano e dintorni. Se siete più in giù (per esempio intorno a Roma), ci sono voli low-cost (Easyjet) che potrebbero essere interessanti. Se venite a Ginevra con un mezzo pubblico (treno o aereo), raggiungere il CERN con i mezzi pubblici è poi facilissimo.

Voglio fermarmi più di un giorno, dove posso dormire?

Gli alberghi a Ginevra sono piuttosto cari, anche se potrebbero essere la vostra scelta migliore se siete venuti con un mezzo pubblico. La soluzione più interessante per gli squattrinati è certamente l'ostello della gioventù. Se invece siete in auto o pullman privato, allora gli alberghi nella zona francese prossima al CERN potrebbero essere una soluzione interessante a prezzi a volte negoziati con il CERN (ma non regalati!). Il CERN ha un suo ostello all'interno, chiamato "Foyer", l'accesso al quale è dato preferibilmente a chi viene qui a lavorare. Se si prenota una visita ufficiale CERN si può soggiornare al Foyer per un massimo di 4 giorni (3 notti), purchè la visita ufficiale sia programmata all'interno di questo periodo. Visti i tempi tipici delle liste d;attesa del Foyer anche per chi al CERN lavora, anche qui un anticipo consistente è d'obbligo.

Io posso aiutarvi in qualche modo?

In questo momento, anche volessi, no. Sono stato guida del CERN e di ATLAS a lungo, ma in questo momento non sono autorizzato a portare in giro nessuno, per cui anche se volessi aiutarvi non potrei. E la mia influenza per farvi avanzare sulla lista d'attesa è veramente nulla.

E nel futuro?

Chissà. Magari un giorno potrebbe passarmi per la testa di organizzare una visita del CERN per i lettori di Borborigmi.

Sarebbe bellissimo!

Lo so.

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2 su 49

Ieri la mia personale macchina quantistica, quella che ogni tanto uso per fare le estrazioni dei regalini che occasionalmente distribuisco ai lettori di Borborigmi, non aveva fatto la siesta. Alle 20:17 caracollava con la testa dentro il piatto di maccheroni, ed è stata prontamente rimpatriata verso l'unico lido che le spettava a quel punto, il suo lettino. E io che avevo fatto progetti di dadi e rappresentazione in base 6 dei numeri (49 fa 121, per i curiosi). Niente. Alle 20:34 Giulia ronfava della grossa.

Più prosaicamente, come già l'anno scorso, mi sono dunque affidato alla tecnologia per scegliere chi tra i 49 partecipanti riceverà gli auguri di ATLAS per il 2012. Sono usciti il 32 e il 14, che corrispondono a Francesca (che per pura combinazione ho persino conosciuto di persona, in occasione di un suo passaggio qui al CERN) e Fabio. In giornata vi contattto direttamente per avere un indirizzo a cui spedire i biglietti, e prometto che a Giulia faccio almeno firmare, al limite sabato mattina.

A tutti gli altri: grazie per aver partecipato, per i complimenti e per i suggerimenti. Chissà che prima del 2013 non ci sia un'altra occasione di giocare simile a questa, magari quest'estate?

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Che cosa non si fa per venire a visitare il CERN

Durante le pausa natalizia sono stato contattato da un gruppo di studenti dl liceo di Charlottesville, in Virginia (USA), che sta progettando di venire al CERN a vedere LHC e i suoi esperimenti. Naturalmente il viaggio da Charlottesville a Ginevra è lunghetto e costoso, e questi fanciulli hanno pensato di autofinanziarsi. Quando ero giovane io, l'autofinanziamento per le attività degli scout si faceva principalmente vendendo calendari e torte al parentame, svuotando cantine e imbiancando appartamenti. Oggi, grazie all'obliquità della rete, vanno per la maggiore altri sistemi di finanziamento condiviso: in sostanza, i fanciulli di Charlottesville hanno preparato una presentazione video del loro progetto, e raccolgono donazioni a supporto del viaggio tramite questo sito, che è fatto apposta per questo genere di collette virtuali. In sostanza, mi hanno chiesto di fare loro un po' di pubblicità.

Mi sono detto: perché no? Hanno bisogno di un sacco di soldi a testa, mancano pochi giorni alla scadenza, e onestamente non so se ce la faranno. Ma il loro video è simpatico nella sua - come dire? - semplicità, e ho dunque deciso di dare loro un po' di spazio. Non fosse altro perché il loro gruppo si chiama BACON: Best All-Around Club of Nerds... Una tale consapevolezza merita un riconoscimento! :-)

Immagine anteprima YouTube
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Si riprende (con gli auguri di ATLAS per il 2012)

Buongiorno, e ben ritrovati.

Spero abbiate passato bene la pausa natalizia: dal canto mio, ho staccato completamente per più di due settimane, per rigenerare un po' i neuroni lontano dal rumore del lavoro, della rete, dei messaggi. Silenzio e distanza totale ogni tanto sono necessari - un semplice filtro non basta - per tornare con idee nuove,  progetti e ambizioni. Vedremo quanti dei progetti che ho scritto sul quadernino durante le vacanze riuscirò a realizzare. Sono tanti, sono ambiziosi, sono impegnativi. Bene.

Come ormai da due anni a questa parte, sono andato a recuperare al segretariato di ATLAS al CERN un paio di biglietti di auguri per il 2012 di ATLAS, di quelli con un bel event display preso dai dati del 2o11. Quest'anno di tratta di un evento con due muoni e due elettroni, entrambi compatibili con il decadimento di due bosoni Z, che, come ormai sapete bene, potrebbero essere una delle firme della produzione del bosone di Higgs.

Vi propongo di iniziare l'annata 2012 di Borborigmi con il solito giochino: voi vi fate vivi nei commenti, e tra chi decide di presentarsi entro martedì prossimo io tiro a sorte due fortunati a cui spedirò gli auguri di ATLAS, firmati da me e magari persino da Giulia. Potete scrivere quello che volete, ma mi piacerebbe che coglieste l'occasione per dirmi che cosa vi è interessato di più di quello che ho pubblicato nel 2011, e che cosa vi piacerebbe veder scritto nel 2012. Un solo commento a testa, e per favore lasciare nella maschera un email valido, altrimenti non posso eventualmente contattare i vincitori per chiedere un indirizzo a cui spedire le carte. Quanto al sistema di estrazione, vedremo...

Aggiornamento [Martedì 24/2/2011 alle 16:20]. Martedì è arrivato, ho un minuto di pausa e ne approfitto per chiudere i commenti. Chi c'è c'è (e siete 49), stasera si estrae. Incrociate le dita.

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Canzone dei 12 mesi

Gli ultimi giorni di Dicembre sono tradizionalmente dedicati a tirare le somme dell'anno passato, che nel caso del sottoscritto è stato a dir poco pieno e variegato, stimolante e persino faticoso. L'anno scorso ero andato a rivedermi le statistiche per verificare quelli fossero stati gli articoli più letti, ma quest'anno mi sono detto che forse era più interessante ripescare quegli articoli che sono sembrati più significativi a me, a prescindere dal successo di click, anche perché quelli famosi - proprio in quanto famosi! - li avete probabilmente già letti tutti. Più o meno uno al mese, con qualche deroga:

  1. Gennaio. Tevatron chiude, lunga vita a LHC. L'inizio del 2011 portava già i segni premonitori di quello che sarebbe stato il tema dominante del 2011: a Febbraio avremmo scoperto che LHC si preparava una cavalcata di presa dati ininterrotta fino a dicembre 2011, e che con questi dati ci sarebbe stato da lavorare (tanto) e da divertirsi (ancora di più). A Gennaio ho anche scritto l'ultima delle passeggiate con Oliver in cui abbiamo chiacchierato di meccanica quantistica, che erano cominciate addirittura nel 2009.
  2. Febbraio. Meccanica quantistica: consigli di lettura. Le passeggiate con Oliver piacciono sempre molto, ma tra una cosa e l'altra io ne scrivo sempre troppo poche, e spesso chi passa da queste parti vorrebbe comunque di più di quel poco che può capire il mio cane. Per fortuna c'è un sacco di buona divulgazione scientifica in giro (ce n'è anche un sacco di meno buona, ma questa è un'altra storia!), e un blog raramente può sostituire la completezza di un libro.
  3. Marzo. Tirare fuori la cinghia, e chiamarlo intervento educativo. Perché su queste pagine non si parla solo di fisica, anzi. A Marzo iniziava, con l'allegro beneplacito di praticamente tutto l'arco costituzionale italiano, l'intervento militare in Libia in supporto alla ribellione contro il regime. Il signor Berlusconi, che a suo tempo era ancora Presidente del Consiglio dei Ministri, per l'occasione si esibiva in una dei suoi migliori teatrini, tentando di cancellare dalla memoria collettiva le scenette di amicizia con il colonnello Gheddafi di solo pochi mesi prima. Oggi il signor Berlusconi non è più Presidente del Consiglio dei Ministri, il colonnello Gheddafi è stato giustiziato a fine ottobre in circostanze discutibili (e pazienza per a tutti gli illusi che speravano lo si potesse portare di fronte a un tribunale), la Libia non è esattamente una nazione liberata, la guerra resta un cosa schifosa, ma il mondo ha apparentemente ben altro a cui pensare.
  4. Aprile. Integrità scientifica. Il 2011 è stato tra le altre cose l'anno dei pettegolezzi scientifici, delle notizie più o meno attendibili di presunte scoperte riportare sulla rete prima (o al posto) di ogni documentazione ufficiale. La rete ha cambiato definitivamente il modo di comunicare degli scienziati tra di loro, e tra gli scienziati e resto del mondo: se ne è parlato a destra e a manca, e ancora se ne parlerà nel futuro prossimo. Le cose non sono affatto chiare, e il ruolo dei blog nel calderone lo è ancora meno. Quello che però mi sembra chiaro è che i rumors, comunque la si metta, generano solo rumore. E nel rumore si lavora male.
  5. Maggio. ATLAS non ha (ancora) visto il bosone di Higgs. Checché ne dicessero i rumors pasquali a cui si riferisce l'articolo di Aprile, a Maggio ATLAS non ha nessun segnale del bosone di Higgs, e nemmeno abbastanza sensibilità per potersi pronunciare. Questo è un articolo probabilmente un po' ostico per un pubblico di non addetti ai lavori, scritto di corsa dando per scontate troppe conoscenze di fondo. Nonostante questo, è uno dei più letti dell'anno.
  6. Giugno. Votare per corrispondenza, ovvero due "si" e due "no" (di cui uno varrà poco) e qualche considerazione persino polemica. Ah, i famosi quattro referendum, quelli a cui bisognava votare compatti quattro "si!", a prescindere dal contenuto dei quesiti e dalle conseguenze dell'eventuale successo, perché si doveva dare un messaggio chiaro al signor Berlusconi e al suo governo di papponi e ballerine. Il signor Berlusconi non si è mosso dalla sua poltrona per altri 5 mesi, e non è stato certo l'esito referendario a levarlo di torno. Sarebbe interessante rivedere oggi (o tra 6 mesi) le conseguenze della vittoria dei 4 "si", per esempio sulla questione energetica nazionale, o sullo stato degli enti consorziati. Interessa ancora? Mah.
  7. Luglio. Mettersi a dieta. A Luglio c'è stato EPS-HEP 2011, e una certa eccitazione sui presunti primi segnali del bosone di Higgs a LHC. Ma siccome in effetti non c'era molto da eccitarsi, questo articolo mi sembra più interessante. Da allora alcune cose sono cambiate: non uso più Google Reader per i miei feed, Facebook fa sempre schifo ma per ragioni diverse (il rumore è sceso un po' grazie alla possibilità si schermare semplicemente i rumorosi, in compenso la nuova timeline che usa gli utenti per vendere inserzioni è moooolto discutibile), GooglePlus non è mai veramente decollato nonostante la botta iniziale, Twitter è probabilmente oggi il posto più interessante dove andare a perdere tempo.
  8. Agosto. Primo impatto con la Russia.Il mio primo esperimento di bloggare una conferenza di fisica delle particelle, mentre tento di sopravvivere ai moscoviti e ai loro visus intestinali. Se andate a rileggervi tutti i pezzi, ci troverete anche un po' di bosone di Higgs.
  9. Settembre. Considerazioni dopo il seminario di OPERA. Ovvero, di come si misura la velocità dei neutrini (superluminali o meno). Poco da fare, a Settembre non si è parlato altro che di neutrini apparentemente superluminali, in modo più o meno rigoroso. Manco a dirlo questo è stato l'articolo più letto e più citato di tutto l'anno. I neutrini possono veramente viaggiare più veloce della luce? Troppo presto per scrivere la parola fine di questa storia, nonostante le conferme di OPERA. È qualcosa di cui sentiremo ancora parlare, anche se forse non proprio a breve.
  10. Ottobre. Decisamente meno veloce di un neutrino. Il 2011 ha visto anche la ripresa di una certa continuità nelle mie attività sportive. Proprio ieri mi dicevo che il prossimo obiettivo potrebbe essere la semi-maratona di Ginevra, il 6 maggio 2012. Ah, e ho anche ricominciato a arrampicare, generalmente nella pausa pranzo del venerdì in una sala boulder. Appena smettono di farmi male le dita vi racconto.
  11. Novembre. Una volta finito, puoi buttarlo via. Nel 2011 non ho scritto molti articoli per la categoria Life hacking, eppure nella mia organizzazione quotidiana molte cose sono evolute, e su altre evoluzioni sto meditando non poco. Magari all'inizio del 2012, con l'occasione dei propositi del nuovo anno, coglierò l'occasione per condividerne alcune. Che a parlare solo di LHC, ATLAS e bosone di Higgs ci si annoia, no?
  12. Dicembre. Lo stato della ricerca del bosone di Higgs, dopo il seminario al CERN. A degna conclusione di un anno di fatto all'insegna della ricerca del bosone di Higgs, non poteva mancare questo articolo, che dopo quello sui neutrini di OPERA è il secondo più letto e citato di tutto l'anno. ATLAS e CMS hanno finalmente scoperto il bosone di Higgs? Non esattamente, e per le certezze, in un senso o nell'altro, ci vorranno ancora tempo a dati. Perché? Perché non è banale estrarre un segnale dal rumore di fondo, come ormai sapete bene!

Ovviamente nel 2011 sono successe un sacco di altre cose su questo blog, dalle notizie sul mio nuovo contratto di lavoro alla serie (iniziata ma da concludere) sui rivelatori di LHC, o alla lettura dei romanzi vincitori dei premi Nebula e Hugo, ma una selezione resta incompleta per definizione. Magari poi a voi sono piaciuti di più altri pezzi che non sono entrati nella lista: se vi va, lasciate detto nei commenti.

Mentre ci sono, fatemi ringraziare chiunque negli ultimi 12 mesi abbia vinto la timidezza e abbia lasciato detto qualcosa in risposta ai miei sproloqui: mi sembra che una buona parte del bello di queste pagine passa nelle discussioni in calce agli articoli. O no? Che ci crediate o meno, poi, nel 2011 ho incontrato di persona almeno tre dei lettori di questo blog di passaggio al CERN. L'idea dalla rete si possano costruire incontri e progetti reali continua a intrigarmi non poco.

Uno dei miti che i blogger amano alimentare è “io scrivo per me stesso”: ecco, a me invece è sempre più chiaro che al di la della tastiera ci sono un mucchio di persone (e vi assicuro, è un mucchio dalle dimensioni non trascurabili), e che la mia scrittura, vuoi di fisica vuoi di altre amenità, è tutt'altro che un'attività solitaria, e vorrebbe assomigliare piuttosto alla confezione di un regalo. Qualcosa che vuoi che sia bello, che serva, che parli di te, e che sopratutto hai piacere che qualcuno riceva, apprezzi, utilizzi, conservi. Spero di essermici avvicinato, in questo 2011.

Del 2012 che arriva ci sarebbe molto da dire: i prossimi mesi porteranno non pochi nuovi progetti, personali, lavorativi, ma anche di scrittura, che in un modo o nell'altro toccheranno anche queste pagine. Non voglio anticipare nulla, perché diverse cose sono ancora in uno stato molto meno che embrionale, e non so veramente dove andranno a finire.

E dunque, semplicemente: buon 2012! Vado in vacanza fino a metà gennaio, non aspettatevi aggiornamenti prima di allora: da queste parti abbiamo veramente tutti molto bisogno di riposare.

Oliver dopo la seduta di maquillage

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Là dove umanità alligna ancora

Lo stato del Natale di Mauro Biani

Un amaro riso di angeli obnubila
lo sfavillio dei nostri presepi
pure se un Dio
continuerà a nascere,
a irrompere da insospettati recessi:
là dove umanità alligna ancora
silenziosa e desolata: dal sorriso
forse di un fanciullo
della casba a Daccà, o a Calcutta
Certo verrà, continuerà
a venire, a nascere
ma altrove,
altrove

(tagliuzzato da "Amaro riso di angeli", in "Lettere di Natale", di David Maria Turoldo)

(Buon Natale a tutti!  Che ci sia spazio per attese, incontri, silenzio)

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Lo stato della ricerca del bosone di Higgs, dopo il seminario al CERN

La giornata di ieri è stata delirante.

Mica tanto per gli annunci sullo stato di salute della ricerca del bosone di Higgs: in buona sostanza, conoscevo già i risultati, e, sebbene sia vero che potrebbero esserci buone ragioni per eccitarsi forse per la prima volta dalla partenza di LHC, la cautela resta comunque d'obbligo, ed è decisamente troppo presto per stappare lo champagne. No, il delirio è associato piuttosto al baraccone mediatico che si è creato intorno a questo evento, baraccone che secondo me ha persino intaccato la qualità scientifica di una parte del seminario stesso (e ve lo dico senza peli sulla lingua: sto pensando alla presentazione di CMS), probabilmente a danno di una comprensione completa dello stato delle cose. Ma andiamo con ordine, e lasciamo folklore e sociologia per un altro articolo.

Come penso di aver scritto probabilmente già un migliaio di volte, non abbiamo nessuna predizione teorica della presunta massa del bosone di Higgs, per cui o cerchiamo in un intervallo di massa ampio, tra il limite inferiore messo dalle ricerche dirette di LEP (115 GeV), e un limite superiore di circa 1 TeV oltre il quale è ben difficile che questa particella esista, perlomeno nel modo in cui lo predice il Modello Standard. Quello che invece i teorici sono in grado di calcolare, in funzione della massa presunta del bosone di Higgs, è quanto spesso verrebbe prodotto nelle collisioni di LHC, e quanto facilmente potrebbe decadere in diversi tipi di particelle. Le modalità di decadimento cambiano a seconda della massa del bosone per ragioni diverse, ma la principale rimane questa: perché il bosone di Higgs possa decadere in una serie di particelle dotate di una certa massa, bisogna che la massa del bosone stesso sia sufficiente a generarle. O quasi, perché poi la meccanica quantistica si mette di mezzo, ed esiste una probabilità di creare una particella in modo virtuale per un tempo sufficientemente breve anche se non c'è abbastanza energia, ma in sostanza il quadro è questo.

Il grafico qui sopra riporta la probabilità che il bosone di Higgs decada in un certo modo, in funzione del valore della sua massa. Come vedete, a bassa massa, diciamo tra 50 e 150 GeV, il decadimento preferito è in una coppia di quark-antiquark b, mentre appena la massa diventa sufficiente, sopra i 150 GeV,  il decadimento in coppie di bosoni W e Z diventa predominante. Per masse molto alte, appena l'energia è sufficiente, anche il decadimento in coppie di quark-antiquark t diventa possibile. Queste informazioni guidano le strategie di ricerca di ATLAS e CMS, che di fatto cercano di vedere qualche segno del passaggio del bosone di Higgs negli stessi canali di decadimento.

Per piccoli valori di massa del bosone di Higgs, tra i 110 e i 150 GeV, lo si cerca principalmente nel suo decadimento in due fotoni (H\to\gamma\gamma), nonostante la probabilità di questo decadimento sia veramente bassina (circa 2 volte ogni 1000 decadimenti): gli altri modi di decadimento (b\bar{b} e \tau^+\tau^-), sebbene molto più probabili, sono veramente difficili da vedere a LHC a causa dei grandissimi rumori di fondo. Sia ATLAS che CMS studiano questi modi, e ieri CMS ha presentato gli ultimi risultati anche su questi canali, ma di fatto la sensibilità ultima è completamente dominata dal modo H\to\gamma\gamma, per cui vi parlerò solo di questo.

Nelle regioni di massa intermedia si usano i decadimenti in coppie di bosoni W o Z. Siccome a loro volta i bosoni W e Z hanno diversi modi di decadere, alla fine ci ritroviamo con diversi stati finali possibili, anch'essi con una sensibilità diversa a seconda della massa dell'Higgs: tra 110 e 140 GeV possiamo dire parecchio con il decadimento H\to WW\to l\nu l\nu, dove la l sta per leptone, che può essere un elettrone o un muone; tra 200 e 600 GeV ci dice di più il decadimento H\to WW\to l\nu qq, dove la coppia di quark da origine a due spray di adroni che chiamiamo jet; analogamente, sempre tra 200 e 600 GeV c'è parecchio da scoprire guardando i decadimenti H\to ZZ\to ll \nu\nu e H\to ZZ\to llqq; il decadimento più sensibile per la scoperta resta però H\to ZZ\to llll (in varie combinazioni di leptoni: 4 elettroni, o 2 elettroni e 2 muoni, o 4 muoni), che può dire molto per masse del bosone di Higgs variabili su tutto il range tra i 110 e i 600 GeV.

Le ricerche fatte fino ad oggi hanno già escluso una buona porzione dei valori di masse possibili, per cui di fatto siamo rimasti con una zona piuttosto ristretta dove andare a cercare, o da escludere definitivamente.  Se ricordate, la combinazione dei risultati di ATLAS e CMS presentati quest'estate ha già escluso la regione di massa tra 141 e 476 GeV, riducendo di fatto la zona interessane in cui andare a scavare tra i 115 GeV del limite superiore di LEP e 141 GeV. In questa finestra di bassa massa i canali di decadimento che possono dare informazioni veramente utili sono di fatto solo H\to\gamma\gamma, H\to ZZ\to llll e H\to WW\to l\nu l\nu, che sono quelli che ATLAS ha presentato ieri, e che dominano anche i risultati di CMS.

Nel caso della ricerca di H\to\gamma\gamma, il segnale è rappresentato dall'apparizione di due fotoni nei rivelatori, le cui energie e posizioni siano compatibili con il decadimento di una particella. La collisioni di due protoni però genera a sua volta un mucchio di coppie di fotoni, che rappresentano il rumore di fondo. Siccome in questo caso i fotoni non sono prodotti dal decadimento di una particella, se calcolo a partire dalle loro energie e posizioni la massa della particella dal cui decadimento sarebbero originati, non ottengo un valore univoco, ma uno spettro continuo di valori. Con i fotoni che proverrebbero dal decadimento del bosone di Higgs dovrei invece vedere un accumulo di eventi per un valore di massa definito. La massa invariante delle coppie di fotoni osservate è in questo caso la lampadina che mi segnalerebbe l'apparire del bosone di Higgs, e siccome ho un continuo di lampadine dove invece il bosone non si manifesta (il continuo di massa dovuto alle coppie di fotoni generate direttamente nello scontro tra i protoni), posso usarlo per valutare il rumore di fondo. Ecco il risultato di ATLAS (o meglio, una parte):

e l'equivalente per CMS:

Nel caso di ATLAS potete vedere, persino a occhio nudo, un certo eccesso in corrispondenza di 126 GeV. Nel caso di CMS le cose sono meno chiare, c'è forse un eccesso più debole intorno a 124 GeV, e forse un'altro intorno a 135 GeV. Usando le tecniche statistiche di cui abbiamo discusso nei giorni scorsi, questi eccessi possono essere quantificati: localmente ATLAS vede nel canale H\to\gamma\gamma un eccesso di 2.8 sigma, che però scende a 1.5 sigma se si tiene in conto il Look Elsewhere Effect (LEE). CMS vede un eccesso locale di 2.3 sigma a 124 GeV, la cui significatività scende a 0.8 sigma se si tiene conto del LEE.

Per il canale H\to ZZ\to llll la situazione è simile: anche qui posso usare le energie e le posizioni dei 4 leptoni (eeee, ee\mu\mu o \mu\mu\mu\mu) per ricostruire quale sarebbe la massa della particella originale da cui i leptoni proverrebbero se fossero i suoi prodotti di decadimento. Qui le cose con il rumore di fondo sono un dito più complesse, perché si tratta sia per il segnale che per il fondo di eventi molto rari, e per la misura del livello di fondo ci si deve spesso affidare a un'estrapolazione dai dati più complessa. Ecco cosa vede ATLAS:

e quello che vede CMS:

ATLAS ha un'accumulazione di 3 eventi intorno a 125 GeV, in un posto in cui se ne aspetterebbe praticamente solo 1 dovuto al rumore di fondo. La situazione in CMS è più confusa: globalmente anche CMS ha un eccesso di eventi rispetto al totale atteso, ma meno localizzato che quello di ATLAS, con eccessi sia poco sotto i 120 GeV che intorno a 126 GeV. Vi prego poi di notare che ATLAS ha anche un eccesso di eventi intorno a 240 GeV, più o meno altrettanto significativo che quello a 125 GeV, mentre CMS non vede nulla di simile in quella zona. Questo è un classico esempio del motivo per cui bisogna essere cauti in questo tipo di ricerche: forse che ATLAS sta vedendo due bosoni di Higgs, uno a 125GeV e uno a 240 GeV? O sono entrambe fluttuazioni? E CMS?

Finalmente, il canale H\to WW\to l\nu l\nuSe possibile, qui le cose sono ancora più complicate: siccome nello stato finale ci sono dei neutrini, che di fatto ATLAS e CMS non vedono, il giochino di ricostruire la massa della particella da cui gli oggetti finali verrebbero partendo dalle loro energie e posizioni non è più possibile, e dunque la ricerca si fa meno precisa. Posso sempre costruire delle variabili analoghe, ma la capacità di dire qualcosa di preciso rispetto a una massa precisa sarà comunque inferiore. In questo canale sia ATLAS che CMS vedono un accesso globale, che potenzialmente rinforza l'ipotesi di un possibile fenomeno a bassa massa, ma non aiuta a chiarire per quale valore di massa possa stare spuntando fuori qualcosa.

Se si mettono insieme tutti i risultati, ovvero i 3 canali che ho discusso per ATLAS, e questi 3 più tutti gli altri per CMS, si ottengono questi risultati globali:

ATLAS è oggi in grado di escludere tutto il range di bassa massa possibile per il bosone di Higgs tranne l'intervallo tra 115 e 131 GeV, mentre l'eccesso a 240 GeV impedisce un'esclusione completa della regione delle masse intermedie. CMS ottiene nella regione a bassa massa un'esclusione analoga, che lascia libero l'intervallo tra  il limite di LEP e 127 GeV. ATLAS vede un eccesso apparentante coerente intorno a 126 GeV che, combinando tutti i canali, ha una significanza statistica locale di 3.6 sigma, da ridimensionare a 2.5 sigma tenendo in conto il LEE. CMS ha di fatto due eccessi con significanze simili, uno intorno a 120 e l'altro intorno a 124 GeV, non necessariamente coerenti tra di loro (sopratutto tenendo conto dell'ottima risoluzione del calorimetro di CMS che viene usato per misurare tanto i fotoni che gli elettroni). Globalmente questo fa sì che CMS abbia un eccesso sparpagliato su tutta la regione di bassa massa, globalmente non più significativo di 1.9 sigma.

Che cosa possiamo concludere da questo quadro? È molto difficile dirlo. Come diceva ieri pomeriggio Fabiola Gianotti alla fine della presentazione di ATLAS, sarebbe molto bello da parte del bosone di Higgs aver scelto di esistere tra 115 e 130 GeV: in queste regioni abbiamo mezzi e capacità per stanarlo, e forse qualche primo indizio della sua presenza. Ma tentare di far dire ai dati di più di quello che possano dire, che mi è sembrato un po' quello che Guido Tonelli abbia tentato di fare alla fine della sua presentazione, tirando un po' troppo per i capelli una coerenza tra i risultati di CMS che non è necessariamente presente, è certamente eccessivo. Gli eccessi osservati sono intriganti, ma tutti ancora troppo limitati per poter escludere che siano delle fluttuazioni del rumore di fondo. Il fatto poi che, oltre agli eccessi "gradevoli", ce ne siano altri meno "apprezzati" (pensate all'eccesso a 240 GeV nel canale a 4 leptoni di ATLAS, ma anche al doppio eccesso di CMS) dovrebbe ricordare a tutti che la Natura è spesso infida, che la statistica è una bestia difficile da domare, e che solo più dati potranno chiarire uno scenario che resta intrigante e eccitante, ma troppo vago per potersi permettere di più.

E che sia chiaro, prima che me lo chiediate: io spero che il bosone di Higgs esista, e che abbia una massa di 125 GeV, e che, magari già per l'estate 2012, siamo in grado di poterne annunciarne la scoperta, grazie ai nuovi dati, ad analisi migliorate di quelli presi nel 2011, e della combinazione delle analisi di ATLAS e CMS. Ma tra quello che nutre le mie speranze (e quelle di molti), e quello che si può veramente affermare oggi con i risultati che abbiamo, c'è veramente una bella differenza.

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