Qualcosa di nuovo da LHC? Solo il tempo lo dirà

Martedì  scorso, per essere sicuri di trovare un posto a sedere al seminario di fine anno previsto per le 15 nell'auditorium del CERN di Ginevra, bisognava presentarsi almeno con due ore d'anticipo. Era dal 4 luglio 2012, data dell'annuncio della scoperta del bosone di Higgs, che non si sentiva una tale eccitazione nell'aria. La ragione? Procediamo con ordine.

(il resto, come promesso qualche giorno fa, su Le Scienze. Appiccico qui sotto i due grafici rilevanti, visto che di là non non ci sono. Tornate pure da queste parti per discutere...)


ATLAS_diphoton_2015

CMS_diphoton_2015

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18 Commenti

  1. Marco B
    Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 09:58 | Permalink

    Marco, ma secondo te e ammesso che sia reale, potrebbe essere un indizio di Susy, o qualcos'altro?

  2. Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 10:11 | Permalink

    Difficile dirlo (e veramente prematuro!): i modelli che prevedono l'esistenza di una nuova risonanza che po' decadere in coppie di fotoni sono molti, e distinguere (eventualmente) tra l'uno e l'altro richiederebbe di misurare anche altri eventuali decadimenti in altre particelle, e fare un confronto. Come vedi, siamo lontanissimi da qualcosa di questo genere, visto che per adesso non possiamo nemmeno dire se l'eccesso sia anche solo di origine statistica.

  3. Jonathan
    Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 10:32 | Permalink

    Ciao Marco, i dati raccolti fino ad ora li avete tutti 'scandagliati' o in essi potrebbe annidarsi qualche novità? O bisogna attendere una nuova raccolta dati?

  4. Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 10:36 | Permalink

    Tutti scandagliati (per cui l'attesa di quelli nuovi è ovviamente importante), ma per le conferenze invernali (diciamo intorno a Marzo 2016) potrebbero arrivare delle versioni aggiornate delle analisi di quelli già guardati, per esempio con delle migliori calibrazioni.

  5. Fabiano
    Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 11:31 | Permalink

    @Marco, capisco che ti fai un bel culo, ma dev'essere una gran soddisfazione! Se questa fosse veramente la prima particella fuori dal modello standard, si potrebbe paragonare, per importanza, a qualche scoperta del passato? Per esempio il muone o i quark? (anche se entrambe le situazioni erano abbastanza diverse da quella attuale)

  6. My_May
    Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 12:29 | Permalink

    Bellissimo articolo Marco, semplice ma completo. 🙂

    Penso che sia frustrante perchè non possiamo dire se c'è o meno.
    Eccitante (per come la vedo io) perchè ora fino a che usciranno risultati piu stabili, verranno fuori una marea di teorie (o pseudo tali)... e tra quelle più pazze ci sarà da divertirsi un sacco 😀

    Una gia l'ho letta: questa particella sarebbe la prova che esistono universi paralleli.
    (non so come ci sia arrivato..ma al momento è la piu pazza che ho letto,e spero di leggerne altre :P)

  7. Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 15:08 | Permalink

    Mah, no, non direi frustrante. Per "affermazioni straordinarie servono prove straordinarie", e dunque molto prima della frustrazione arriva un'obbligatoria cautela! E il sonno 🙂

  8. Luca
    Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 17:24 | Permalink

    Ciao Marco,
    perdonami la domanda da neofita: 750 GeV sono circa 10 volte minori di 8TeV, l'energia della precedente presa dati. Come mai è stato necessario salire a 13TeV per avere tracce di questa "anomalia"? Va persa così tanta energia nello scontro tra protoni?

  9. Gaetano
    Pubblicato il 19 dicembre 2015 alle 18:25 | Permalink

    Si è ipotizzato se potrebbe essere una particella supersimmetrica e dare così nuova linfa ai teorici delle stringhe parecchio depressi?

  10. piero patteri
    Pubblicato il 20 dicembre 2015 alle 02:15 | Permalink

    Se non sbaglio si ipotizza una particella di spin 2 (se c'è...). Il resoconto di CMS la chiamava addirittura gravitone... Distribuzioni angolari che corroborino questa indicazione non ne sono state mostrate, e mi pare di aver sentito parlare di selezione di tracce che la evidenzierebbero. Il mio dubbio è: quanta altre volte si è operato in questo modo, e quindi si ha una ragionevole esperienza nel trattare background da decadimenti da s=2 ?

  11. Pubblicato il 20 dicembre 2015 alle 11:15 | Permalink

    @Piero: l'analisi di CMS è ottimizzata per una particella con spin 2 di tipo gravitone, quella di ATLAS per uno scalare tipo un altro bosone di Higgs. Che le analisi siano ottimizzate per un certo stato finale non vuol però dire che non siano almeno in parte sensibili uno stato alternativo: l'analisi di CMS ha certamente qualche sensibilità a uno scalare, quella di ATLAS a un gravitone. Il fatto che un eccesso si presenti in una ricerca specifica non è ancora abbastanza per trarre conclusioni sulla sua natura!

    Quanto alla variabili angolari degli eventi dell'eccesso, ovviamente tutti vorrebbero che le misurassimo, ma la statistica è veramente ancora troppo bassa per poter estrarre delle informazioni robuste.

    Non capisco invece la domanda sul fondo: a prescindere dalla natura del presunto segnale, il fondo è lo stesso, la produzione QCD continua di diphotoni, dominata da un processo si tipo "t-channel" (e mi scusino i lettori non-fisici se vado sul tecnico), con delle proprietà angolari piuttosto note. Se l'eccesso dovesse restare, il trattamento sarà lo stesso che abbiamo utilizzato per la misura dello spin del bosone di Higgs nel canale gamma-gamma.

  12. Pubblicato il 20 dicembre 2015 alle 11:21 | Permalink

    @Luca: potresti porti la stessa domanda per la scoperta del bosone di Higgs (mass = 125 GeV) con collisioni a 8 TeV 🙂 Il nodo della questione sta nel fatto che i protoni che collidiano non sono particelle elementari ma composite, e che nella collisione interagiscono solo uno dei componenti dell'uno e dell'altro protone (un quark o un gluone da una parte e dall'altra). Se il protone nella sia interezza trasposta 6.5 TeV, i suoi costituenti si dividono questa energia, e quello che si ritrova a interagire mette a disposizione solo la sua frazione. Le collisioni sono a 13 TeV *al massimo*, ma nella realtà a disposizione c'è spesso molta meno energia.

  13. Pubblicato il 20 dicembre 2015 alle 11:24 | Permalink

    @Luca: per adesso lasciamo il lavoro di ipotizzare ai teorici depressi, il nostro compito di sperimentatori è misurare con cura e descrivere le proprietà di quello che osserviamo. Per adesso questa descrizione può e deve fermarsi al dire che abbiamo osservato un eccesso con una certa significano statistica, ancor a troppo piccola per poter dichiarare di aver visto qualcosa di nuovo. Il resto sarebbero speculazioni!

  14. My_May
    Pubblicato il 20 dicembre 2015 alle 13:52 | Permalink

    A me è sembrato molto strano sentire parlare di gravitoni in quanto ammesso che esistano (ci sono teorie di gravità quantistica che credo non la contemplino nemmeno, immagino però che siano teorie di amplimento del modello standard), ritenevo un gravitone (al di là del nome che farebbe pensare a qualcosa di grosso, avrei preferito un gravitino) come un analogo del fotone , cioè senza massa (o con massa bassissima) e no con una massa addirittura così grande. Ma sarà... che non ho capito niente! 😀

  15. Pubblicato il 21 dicembre 2015 alle 09:07 | Permalink

    Se ti interessa approfondire, il gravitone a cui puntano questo genere di analisi è in realtà un'eccitazione di Kaluza-Klein prevista dalle teorie di Randall-Sundrum, che, tra le altre cose, risolvono alcuni dei problemi della quantizzazione della gravità aggiungendo una dimensione spaziale "schiacciata". https://en.wikipedia.org/wiki/Randall–Sundrum_model

  16. Alberto Ferrero
    Pubblicato il 21 dicembre 2015 alle 12:23 | Permalink

    In ogni caso prima della prossima estate (probabilmente fine anno prossimo) non si potrà dire qualcosa di definitivo su questo “bump” a 750 GeV. Senza contare il fatto che se si tiene in considerazione l’effetto “Look Elsewhere” la significatività statistica scende a 2.2 sigma per ATLAS e 1.2 per CMS (che vede il picco a 760 GeV). Forse c’è qualcosa, ma in effetti è troppo presto per dirlo, con questi numeri... quello che invece non sembra proprio palesarsi è qualche segno che indichi la presenza di particelle supersimmetriche (in particolare gluini o sTop). Di cutoff in cutoff si continua a salire la china delle energie, sino ai limiti di quella disponibile!
    Se il trend verrà confermato (e secondo me è una cosa abbastanza probabile, a questo punto) qualche domanda occorrerà farsela. O meglio occorrerà domandarsi se ci stiamo facendo le domande giuste, per rispondere alle quali si sono imposte le attuali soluzioni teoriche alle incompletezze del Modello Standard. Penso che potrebbe diventare molto più interessante chiedersi perché quest’ultimo continui a funzionare così bene laddove si prevedeva dovesse cedere passo a spiegazioni più “evolute”. Molto più interessante dello scoprire nuove particelle previste - almeno sul lato teorico - e anche molto più impegnativo. In fondo qui non si tratta di una caccia al tesoro, per quanto comprenda perfettamente che la credibilità di qualcuno sarebbe fortemente compromessa da un tale insuccesso (e con essa cose meno nobili ma abbastanza importanti come carriere universitarie, fondi... e forse la possibilità di costruire il prossimo collisore).
    Poi magari il prossimo Natale sarete, lì al CERN, a festeggiare il secondo Nobel...

  17. Gaetano
    Pubblicato il 21 dicembre 2015 alle 16:02 | Permalink

    Quindi, è come se ci fosse un po' di delusione! Perchè le aspettative preferivano il prospettarsi di una "nuova" fisica?

  18. My_May
    Pubblicato il 21 dicembre 2015 alle 19:55 | Permalink

    Grazie Marco, ho cercato di dare un'occhiata in giro. Dalle mie ricostruzioni (vediamo se non ho fallito) pare che il duo Kaluza-Klein siano quelli che presentarono direttamente (1920 all'incirca) ad Einstein un sorta di modello matematico a 5 dimensioni (una piu spaziale) che però fu accantonata perche non risolveva alcuni problemi.
    Mentre Lisa Randall con Raman Sundrum (entrambi contemporanei) elaborano un modello di universo a "membrana" con appunto 3+1 dimensione ma che secondo le mie ricerche dovrebbe essere incastonato in un iperspazio a piu dimensioni. La cosa che ho però capito (o intuito) è che la sperimentazione dovrebbe darci conto almeno di questa quarta dimensione spaziale. E non so proprio come possiate fare perche capisco la possibilità di vedere delle particelle (vedere in senso lato...insomma ci siamo capiti), ma con quali criteri (o metodi) un fisico sperimentale può sottoscrivere di aver scoperto una dimensione diversa dalle tre obiettivamente visibili o avvertibili?

    Ben inteso, io che fisico non sono per nulla, sono affascinato dalle dimensioni extra e per come la vedo io (o per quel poco che ne so) non possono che esistere realmente (ad esempio per me l'entangled non è spiegabile se non si introduce almeno una dimensione spaziale extra) ma a parte le deduzioni, non mi immagino come si possano sperimentare.
    Trovare il gravitone basta per dedurre che esista una dimensione extra?

    Scusa le cavolate dette (ove ce ne fossero di gravi :D) ma se non le esprimo non saprò che lo sono 🙂

4 Trackback

  • […] Del risultato di fine anno vi ho già raccontato un po’, per cui non indugio troppo. Nei dati presi da ATLAS nel 2015, di quelli con dentro due fotoni, ne abbiamo trovati un po’ troppi di quelli che sembrano venire dalla disintegrazione di una particella misteriosa con una massa di 750 GeV. Per darvi un’idea dell’ampiezza della questione, questo eccesso potrebbe essere semplicemente una danza dei dadi dell’universo; oppure una magagna ancora non scovata nel funzionamento dell’esperimento; o invece potrebbe essere la scoperta del secolo, quella che ribalterebbe il tavolo e riaprirebbe i giochi della fisica delle particelle elementari, anche meglio del bosone di Higgs. Una roba che, fluttuazione o errore o possibile scoperta straordinaria da confermarsi, dal 15 dicembre 2015 a oggi i colleghi teorici ci hanno scritto più di 300 articoli per tentare di spiegarla. Da cui la cautela, le follie organizzative, le notte insonni, prima di poter dire qualcosa pubblicamente. […]

  • Di LHC è ripartito (nonostante la faina) | il 12 maggio 2016 alle 16:23

    […] tripla di quella dell'anno scorso, e dieci volte tanto entro la fine dell'anno. Se avete seguito l'eccitazione della fine dell'anno, capirete che aspettiamo questi dati con una certa ansia. C'è davvero una nuova particella che si […]

  • Di Sempre più dati da LHC (e la tensione cresce) | il 6 giugno 2016 alle 07:19

    […] femtobarn inversi, più o meno la metà dei dati presi nel 2015, quelli in cui abbiamo trovato una possibile flebile traccia di una nuova particella. Un sacco di dati, dunque, raccolti molto in […]

  • Di La particella che non c’era | il 24 agosto 2016 alle 15:53

    […] massa della possibile particella da cui queste coppie sarebbero venute di 750 la massa del protone. Ne avevo scritto a suo tempo, vi lascio andare a […]

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  • Mi chiamo Marco Delmastro, sono un fisico delle particelle che lavora all'esperimento ATLAS al CERN di Ginevra.

    Su Borborigmi di un fisico renitente divago di vita all'estero lontani dall'Italia, fisica delle particelle e divulgazione scientifica, ricerca fondamentale, tecnologia e comunicazione nel mondo digitale, educazione, militanza quotidiana e altre amenità.

    Ho scritto un libro, Particelle familiari, che prova a raccontare cosa faccio di mestiere, e perché.

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