Osservato per la prima volta l’accoppiamento del bosone di Higgs ad una coppia di quark top

Il 4 luglio 2012, gli esperimenti ATLAS e CMS al Large Hadron Collider (LHC) del CERN, hanno annunciato indipendentemente la scoperta del bosone di Higgs, cercato per circa cinquant’anni dai fisici di tutto il mondo

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È stato pubblicato oggi su una delle più prestigiose riviste del settore, Physical Review Letters, ed annunciato ufficialmente alla conferenza LHCP 2018 un importantissimo risultato conseguito dall’esperimento CMS

Si tratta della prima osservazione della produzione simultanea di un bosone di Higgs con una coppia di quark ttbar. Questo risultato fornisce ulteriori informazioni per risolvere il mistero della massa delle particelle. All’esperimento CMS contribuiscono da oltre vent’anni vari ricercatori e tecnici afferenti al Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Catania e alla locale sezione dell’INFN.

Il 4 luglio 2012, gli esperimenti ATLAS e CMS al Large Hadron Collider (LHC) del CERN, hanno annunciato indipendentemente la scoperta del bosone di Higgs, cercato per circa cinquant’anni dai fisici di tutto il mondo. “La scoperta – commenta Alessia Tricomi, docente presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Ateneo di Catania e responsabile locale dell’esperimento CMS – costituisce una pietra miliare nella comprensione dei misteri dell’Universo, confermando l’esistenza dell’ultima anella mancante nel Modello Standard, la teoria che riassume la nostra attuale conoscenza del mondo delle particelle elementari.  Allo stesso tempo la scoperta ha segnato l’inizio di un nuovo programma sperimentale volto a comprendere le proprietà della particella scoperta. Il risultato ripotato oggi su Physical Review Letters, rappresenta un’importante milestone per l’esperimento CMS in questo programma“.

Nel Modello Standard, il bosone di Higgs si può accoppiare alle particelle che costituiscono la materia (i fermioni) con un’intensità proporzionale alla massa di queste ultime. Tra queste, il quark top, è il fermione più pesante ed è l’unico che non può essere prodotto dal decadimento del bosone di Higgs, quindi, l’unico modo per studiarne l’accoppiamento al bosone di Higgs è la produzione simultanea (associata) di un bosone di Higgs ad una coppia di quark top (vedi figura sopra).

Questo è proprio il meccanismo che è stato messo in luce oggi per la prima volta dall’esperimento CMS conseguendo uno degli obiettivi più importanti per comprendere le proprietà di questa particella finora poco nota.

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Questo risultato, molto atteso, è stato conseguito ben prima di quanto si potesse immaginare, ribadisce la Prof.ssa Tricomi.

Questo lo dobbiamo soprattutto all’eccellente qualità dei dati sperimentali raccolti e alle sophisticate tecniche di analisi dati sviluppate.
Il contributo del Gruppo catanese all’attività dell’esperimento CMS è particolarmente significativo: ha contribuito alla progettazione e costruzione del Tracciatore dell’esperimento CMS e gioca adesso un ruolo significativo nei progetti di sviluppo per i nuovi run previsti a partire dal 2022 e, sin dal suo ingresso, nel 1994 ha fattivamente contribuito alle ricerche sul bosone di Higgs e di Fisica oltre il Modello Standard.

Il risultato odierno è un ulteriore passo in avanti nella comprensione del Modello Standard e delle proprietà del bosone di Higgs. Sebbene il risultato sia compatibile con le previsioni della teoria, la precisione della misura lascia ancora una finestra aperta per contributi di nuova fisica, cui il gruppo di Catania contribuisce da molti anni. Nei prossimi anni, con una statistica e una precisione maggiore, saremo meglio in grado di chiarire se il bosone di Higgs potrà rivelarci la presenza di nuova fisica.

 

 

 

 

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