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L’esperimento ATLAS a LHC osserva la produzione del bosone di Higgs con una coppia di quark top

Il 4 giugno alla conferenza internazionale LHCP-2018 di Bologna (http://lhcp2018.bo.infn.it/) la collaborazione ATLAS ha annunciato l’osservazione della produzione del bosone di Higgs in associazione ad una coppia di quark top. L’osservazione di questo raro processo è un fondamentale balzo in avanti della conoscenza nel campo della fisica delle alte energie: essa infatti permetterà ai fisici di verificare alcuni dei parametri più critici del Modello Standard (MS) delle particelle elementari.

ATLAS Experiment © 2018 CERN

L'analisi utilizza tutti i dati relativi alle collisioni protone-protone prodotte dal Large Hadron Collider (LHC) e raccolte dal rivelatore ATLAS presso il CERN di Ginevra: l’analisi evidenzia la presenza di questo segnale con una significanza statistica molto elevata pari a 6.3 deviazioni standard. Questo annuncio segue di poco un comunicato simile dell’esperimento CMS in cui si annunciava la stessa osservazione con una significanza statistica di 5.2 ottenuta su un set di dati più piccolo.

“Questo risultato rappresenta un punto di riferimento fondamentale nell’esplorazione del meccanismo di rottura spontanea della simmetria nel MS. Esso rappresenta infatti la prova diretta che la particella più pesante ad oggi conosciuta, il quark top, interagisce con il bosone di Higgs come predetto dal Modello Standard” commenta il responsabile della collaborazione ATLAS, il prof. Karl Jakobs. Questo risultato conferma la prima evidenza riportata da ATLAS nel dicembre 2017 e arriva dopo una accurata analisi dei dati raccolti in cinque anni di lavoro. L’osservazione di questo processo è molto complicata: solo l’1% di tutti i bosoni di Higgs infatti sono prodotti in associazione con una coppia di quark top. Per poter raggiungere un livello di confidenza così elevato si sono combinati diversi canali di decadimento del bosone di Higgs. Per questa ragione questa misura è il risultato del lavoro di diversi team di analisi tra cui quello del Dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Milano e della Sezione di Milano dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Il team di analisi milanese ha lavorato principalmente nello studio del canale in cui il bosone di Higgs decade in due fotoni come già per la sua scoperta avvenuta nel 2012. Il gruppo di Milano e’ infatti da anni specializzato nella fisica con fotoni e ha avuto un ruolo importante nella costruzione del calorimetro elettromagnetico e del tracciatore interno del rivelatore ATLAS. In particolare, gli studenti della nostra Università hanno svolto un ruolo fondamentale nel raggiungimento di questo risultato sia nell’analisi sia nella raccolta dei dati utilizzati.

La nuova osservazione sperimentale evidenzia il potenziale di fisica dell’esperimento ATLAS: grazie infatti alla enorme quantità di collisioni che il Large Hadron Collider sta fornendo e l’eccellente performance dell’esperimento ATLAS i fisici saranno in grado di studiare le caratteristiche del bosone di Higgs con incredibile precisione mettendo sempre più alla prova i limiti del Modello Standard delle particelle e aprendo la strada a eventuali scoperte di nuova fisica.

“Il completo potenziale dei dati raccolti nell’intero Run 2, includendo quelli che si raccoglieranno entro la fine di quest’anno, verrà utilizzato per migliorare ulteriormente la precisione delle misure e cercare eventuali deviazioni dalle predizioni teoriche”, conclude il prof. Karl Jakobs, “il periodo di fronte a noi si preannuncia interessante e ricco di nuovi risultati.”

Per ulteriori informazioni contattare: prof. Leonardo Carminati e dott. Ruggero Turra.

Immagine: ATLAS Experiment © 2018 CERN

04 giugno 2018
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