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BOSONE DI HIGGS/ Così la Big Science (a guida italiana) ha messo alle corde la particella

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Il bosone di Higgs  Il bosone di Higgs

BOSONE DI HIGGS - Il Laboratorio Europeo per la Fisica di Particelle (CERN) di Ginevra ha da poco annunciato la possibile evidenza della presenza del bosone di Higgs nelle misure raccolte dall’acceleratore LHC (Large Hadron Collider) nel periodo 2010-2011. Il preannuncio la settimana scorsa da parte del Direttore Generale del CERN, Rolf –Dieter Heuer, su dei progressi molto importanti nella ricerca del fantomatico bosone aveva creato una enorme aspettativa. L’ultima volta che il CERN ha vissuto un evento di simile portata è  stato nel 1983, con la scoperta dei bosoni W e Z, mediatori della cosiddetta interazione elettrodebole: un risultato che ha fatto vincere il Nobel all’italiano Carlo Rubbia insieme a Simon van der Meer. Nel 1995 era toccato all’acceleratore Tevatron del Fermilab di Chicago di scoprire il quark top, il più pesante dei sei quark finora conosciuti. Si capisce chiaramente l’importanza della notizia di ieri: da quasi 15 anni non si annunciava la scoperta di una nuova particella fondamentale e da quasi 30 questo non accadeva al CERN.

Le nuove misure sono state presentate dai due principali esperimenti di LHC, ATLAS e CMS, entrambi guidati da scienziati italiani: Fabiola Gianotti e Guido Tonelli rispettivamente. Prima a illustrare i suoi risultati è stata Gianotti: ATLAS ha osservato degli eccessi di eventi, confrontando i dati con le attese del rumore di fondo, in un intervallo corrispondente a un valore della massa dell’Higgs pari a circa 126 GeV, dove un GeV è approssimativamente l’energia di un protone a riposo.

Per massimizzare la sensitività dei dati è necessario combinare l’informazione del massimo numero possibile di canali di disintegrazione dell’Higgs. L’eccesso misurato per ATLAS si trova in maniera consistente nei tre canali di ricerca principali, dove l’Higgs decade in bosoni elettrodeboli (fotoni, W e Z) e ha una rilevanza statistica compresa tra i 2 e i 3 sigma, a seconda dello specifico trattamento statistico applicato. Per capire questo risultato, bisogna ricordare che ogni misura sperimentale ha una incertezza associata e valutare con precisione questa incertezza è cruciale per poter determinare la rilevanza statistica della misura. Per esempio, quando diciamo che la significatività della misura di ATLAS è di “3-sigma”, vogliamo dire che c’è una probabilità di meno dello 0,2% che si tratti di una fluttuazione statistica. La convenzione più usata è di stabilire che c’è una scoperta solo quando si superano i “5-sigma”, cioè che la probabilità che il rumore di fondo simuli il segnale è più piccola di una parte su 20 milioni. L’aggiunta di nuovi dati nei prossimi mesi mostrerà se questa prima evidenzia dell’Higgs si trasformerà in vera scoperta o si invece si rivelerà solo come rumore di fondo.

Immediatamente dopo la Gianotti, Tonelli ha presentato la sua analisi dell’esperimento CMS. Seguendo le linee di ATLAS, CMS ha studiato un insieme grande di possibili canali dove si aspettano segnali del decadimento del bosone di Higgs, trovando un eccesso nella maggioranza di questi canali, di significatività piccola ma consistenti tra di loro. Combinando tutti i risultati, l’ipotesi di un bosone di Higgs con una massa di 124 GeV è quella preferibile in base ai dati, ma anche qui la significatività statistica è tra 2 e 3 sigma.



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