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")!