Segnali di Higgs in WW, e la bestia da domare

Sono a Parigi per tre giorni per una conferenza intitolata Higgs Hunting, a concludere in bellezza questo periodo delirante e appassionante, prima di sparire per un po' di meritata vacanze. Higgs Hunting è sempre stata una conferenza di nicchia: si tiene in genere qualche settimana dopo un'altra grande conferenza (di solito ICHEP), ed ha sempre avuto lo scopo di discutere in dettaglio, in un'ambiente più ristretto, i risultati freschi freschi presentati qualche settimana prima.

Quest'anno però le cose sono andate un po' diversamente. Da una parte, il grande annuncio della scoperta di una nuova particella è avvenuto al CERN e non a ICHEP, che si è vista (giustamente) scippare la primogenitura dell'evidenza sperimentale di quello che sembra essere il bosone di Higgs. Dall'altra, è stato proprio ieri durante la sessione del mattino di Higgs Hunting che ATLAS ha presentati i suoi nuovi risultati sulla riceca del bosone di Higgs nela canale di decadimento in due bosoni W usando i dati del 2012, risultati che CMS aveva già mostrato il 4 luglio e a ICHEP, ma che ATLAS aveva deciso di scrutinare più nel dettaglio.

Il risultato? Riassumendo al massimo, usando anche i dati 2012 ATLAS vede anche nel canale di decadimento in due W un eccesso di eventi compatibile con la presenza di una nuova particella. Bingo! La cosa è importante, perché con i soli dati 2011 ATLAS vedeva poco o niente (o meglio, un minuscolo eccesso che a suo tempo non poteva essere definito tale). Con i dati 2012, l'eccesso diventa invece evidente, tanto da corrispondere a una forza del segnale persino un po' più forte di quanto uno si aspetterebbe dal solo Modello Standard.

Il canale di decadimento in WW è una brutta bestia. I bosoni W decadono in un leptone (elettrone o muone) e un neutrino, e siccome i neutrini possono essere rivelati (come avete imparato di recente), ma misurati solo nelle loro componenti trasverse, non è possibile ricostruire un picco di massa invariante come si fa nei decadimenti in due fotoni o due bosoni Z che decadono in quattro leptoni. Alla fine, ci si ritrova a misurare un eccesso di eventi ampiamente sparpagliato sopra agli eventi del rumore di fondo, in plot come questo:


Questa è la ragione per cui con questo canale di decadimento non è possibile dire molto sulla massa di questa nuova particella, se non con una precisione molto bassa. Nel grafico qui sotto vedere sull'asse delle ascisse la massa più probabile della nuova particella osservata, su quello delle ordinate quanto frequentemente viene prodotta rispetto a quanto previsto dal Modello Standard, rispetto a quanto vediamo nei dati.

Vedete due aree piuttosto ben definite relative ai risultati che usano i canali di decadimento in due fotoni o quattro leptoni, che sono ben compatibili tra loro tenendo conto dei relativi errori. E un'enorme zona gialla che rappresenta la misura corrispondente usando il canale WW: certamente compatibile, ma moooolto meno precisa!

La giornata di ieri si è conclusa con un'interessantissima presentazione di John Iliopoulos, uno dei mostri sacri della fisica teorica moderna, che ha ripercorso le tappe dello sviluppo delle teorie della rottura spontanea di simmetria, e dunque del meccanismo di Higgs. Mi sono ritrovato a seguire le sue parole seduto di fianco a Francois Englert, e devo ammettere di essermi sentito molto fortunato, e persino orgoglioso. Non sono nemmeno lontanamente vicino al livello di questi giganti, ma c'è un pezzettino del mio lavoro dentro a questa svolta epocale, ed è un sogno di bambino che si avvera.

Di svolta epocale si tratta senza dubbio alcuno, e in questi giorni la cosa è stata chiarissima: una volta accertato che i segnali della presenza di questa nuova particella sono solidi e credibili (e smaltita la sbronza dei festeggiamenti!), nessuno è più interessato alla parola "scoperta". Questa nuova particella fa ormai parte dello scenario quotidiano, e quello che ci interessa è misurane le proprietà, e chiarirne il ruolo nel quadro generale. Come diceva Iliopoulos ieri, la conferenza non dovrebbe più chiamarsi "Higgs Hunting" ("stanare l'Higgs"), ma "Higgs Taming" ("domare l'Higgs")!

La caccia è terminata, è ora di domare la bestia!


Questo inserimento è stato pubblicato in Fisica e il tag , , , , , . Metti un segnalibro su permalink. Inserisci un commento o lascia un trackback: Trackback URL.

10 Commenti

  1. Pubblicato il 19 luglio 2012 alle 13:00 | Permalink

    Ciao Marco,

    bel post come al solito. Dovresti aggiungerci anche i bei risultati presentati oggi soprattutto sul canale tau-tau dove sembra non esserci segnale. Se tutte queste indicazioni saranno confermate dalle vostre misure future, la cosa si fa davvero interessante!

    Ciao,

    Marco

  2. Pubblicato il 19 luglio 2012 alle 13:25 | Permalink

    Bella l'ultima frase della slide: "need for a dedicated collider". Fa quasi paura!
    Puoi approfondirne le implicazioni?

  3. Pubblicato il 19 luglio 2012 alle 13:47 | Permalink

    Anch'io con FraEnrico. Ma in un altro modo: dai quello è ancora quasi nuovo, al massimo si può aggiungere un po' di RAM ;-)
    OK, bel post come al solito :-D

  4. Pubblicato il 19 luglio 2012 alle 15:08 | Permalink

    @FraEnrico: guarda, lo stesso I. ha veramente sorvolato sul punto, voleva solo provocare un po'. La realtà è che per i prossimi 15 anni almeno continueremo a usare LHC, con buona pace di Juhan (e si, dovremo upgradare un bel po' di parti lungo il percorso), e se e quale altro acceleratore sia sensato progettare e costruire non è chiaro a nessuno. A Settembre ci sarà un meeting sulle "strategie europee per la fisica delle particelle", forse allora le cose si chiariranno un po' (anche se dubito).

  5. Pubblicato il 19 luglio 2012 alle 15:09 | Permalink

    @MarcoFrasca: per discutere i risultati tau-tau vorrei aspettare di per discutere anche i risultati di ATLAS con i dati 2012 (che non sono ancora pubblici) :-)

  6. Marco B
    Pubblicato il 19 luglio 2012 alle 16:25 | Permalink

    Qual'è oggi la timeline per portare LHC all'energia di progetto?
    E la luminosità di progetto è già stata raggiunta? Mi son perso qualche numero...

  7. Pubblicato il 19 luglio 2012 alle 18:53 | Permalink

    @MarcoB: in teoria, se tutto va bene, dovremmo salire a circa 14 TeV dopo lo shutdown del 2013-2014, dunque probabilmente nel 2015.

  8. Asmaro
    Pubblicato il 21 luglio 2012 alle 12:26 | Permalink

    Da quello che scrivi sopra si comprende che ci sono dei comportamenti di questo "fantasma" ( ancora mi astengo dal chiamarlo Higgs :) non credo sia lui) che non corrispondono a quello che ci si attendeva e sono sicuro che andando avanti ce ne saranno delle belle :)

    ciao

  9. ste
    Pubblicato il 5 novembre 2012 alle 16:30 | Permalink

    ciao Marco,
    nella seconda figura mi sembra che le descrizioni dell'ascissa e dell'ordinata siano invertite. Cioè mi sembra che sull'ascissa ci sia la massa (mH in GeV) e sull'ordinata la "signal strength" vale a dire quella che chiami "quanto frequentemente viene prodotta rispetto a quanto previsto dal Modello Standard, rispetto a quanto vediamo nei dati".
    O sono io che non ho capito una mazza?

  10. Pubblicato il 5 novembre 2012 alle 16:51 | Permalink

    @Ste: hai ragione tu, i nomi dei due assi sono invertiti nel testo. Correggo, grazie.

Un Trackback

Scrivi un Commento

Il tuo indirizzo email non verrà mai pubblicato o condiviso.

Puoi usare questi tag e attributi HTML <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>