Trovate le prove di una rara decomposizione del Bosone di Higgs

La procedura ATLAS, eseguita sul Great Hadron Collider (LHC) dell’European Particle Physics Laboratory (CERN), ha scoperto la prima prova del fatto che il Bosone di Higgs si decompone in due leptoni e un fotone. In una dichiarazione pubblicata questa settimana, il CERN afferma che questo è uno dei processi di decadimento più rari del Bosone di Higgs – comunemente noto come “particella di Dio” – mai visto nell’acceleratore di particelle dell’LHC.

Da quando è stato scoperto a metà del 2012, gli scienziati hanno lavorato duramente per caratterizzare le sue proprietà e cercare i vari modi in cui questa particella di breve durata può decomporsi. Dal decadimento copioso (ma sperimentalmente impegnativo) ai quark b, alla disintegrazione estremamente rara ma a fondo basso di quattro leptoni, ogni processo di decadimento offre un modo diverso di studiare le proprietà di questa particella elementare che non subisce forti interazioni, a differenza degli adroni.

In questo caso particolare, i fisici del progetto ATLAS hanno osservato un decadimento della “Particella di Dio” mediato da un fotone virtuale. Rispetto al familiare fotone stabile e senza massa, questa particella elementare ha normalmente una massa molto piccola (ma diversa da zero) e decade istantaneamente in due leptoni.

C’erano però i due leptoni…

Gli scienziati hanno setacciato il secondo set di dati del ciclo di lavoro dell’LHC, alla ricerca di collisioni di un fotone con due leptoni la cui massa combinata era inferiore a 30 Gev. In questa regione, i decadimenti con i fotoni virtuali devono dominare altri processi che producono lo stato finale. ATLAS ha misurato una velocità del segnale del Bosone di Higgs in questo canale di decadimento che è 1,5 +/- 0,5 volte l’aspettativa del modello standard.

La probabilità che il segnale osservato sia stato causato da una fluttuazione di fondo è 3,2 sigma, un valore inferiore a 1 su 1.000. Con la grande mole di dati che emergerà dal prossimo programma LHC, lo studio dei rari decadimenti della “Particella di Dio” dovrebbe diventare la nuova norma.

Questi dati consentiranno ai fisici di smettere di riportare prove della loro esistenza e iniziare a confermare le loro osservazioni e condurre studi sperimentali dettagliati sulle proprietà del Bosone di Higgs. Conseguentemente verranno condotti test sempre più rigorosi del Modello Standard.