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Osservato da ATLAS un fenomeno ancora più raro del bosone di Higgs

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Con un recente articolo accettato su Physical Review Letters, gli scienziati di ATLAS hanno annunciato la prima osservazione di un fenomeno direttamente legato al meccanismo di rottura spontanea della simmetria attraverso il quale le particelle acquistano massa, noto come meccanismo di Higgs. Più raro dello stesso bosone di Higgs, il fenomeno osservato consiste nella produzione, nelle collisioni protone-protone, di una coppia di bosoni W con lo stesso segno di carica elettrica, accompagnati da due ‘getti’. La sua evidenza, possibile solo grazie all’analisi di un elevato numero di eventi, ottenuta utilizzando tutta la statistica raccolta nel 2012 a LHC, garantirebbe un’ulteriore verifica del Modello Standard, la teoria che descrive le particelle elementari e le loro interazioni.
La produzione di questo processo si realizza infatti solo una volta ogni 100 trilioni di collisioni protone-protone. Sono stati osservati solo 34 eventi, in buon accordo con le previsioni del Modello Standard.
Sebbene numerosi esperimenti ne abbiano già confermato la consistenza, il Modello Standard resta una teoria incompiuta. La materia oscura, l’energia oscura e l’asimmetria tra materia e antimateria nell’universo non possono difatti essere spiegate nel contesto teorico corrente. Anche per questo, i fisici di LHC stanno programmando per il prossimo futuro misure piu’ accurate per comprendere a fondo le caratteristiche del bosone di Higgs e del meccanismo omonimo. LHC riprenderà a fornire collisioni nella primavera del 2015, a un’energia di 13 TeV, quasi doppia rispetto a quella che ha consentito la scoperta del bosone di Higgs. Questo consentirà di aumentare il numero di osservazioni di 150 volte rispetto a prima e di avere un’idea più dettagliata del comportamento del bosone di Higgs.
“La comunità dei fisici italiani che lavorano in ATLAS e’ impegnata in prima linea nel mettere a punto l’apparato per la ripartenza di LHC e non vediamo l’ora di riprendere la presa dati”, afferma Anna Di Ciaccio, coordinatrice italiana dell’esperimento, “lo studio più dettagliato  di questo processo, osservato per la prima volta con il nostro rivelatore, sarà importante per escludere alcuni dei modelli teorici proposti oggi come estensioni del Modello Standard”. [Sara Cacciarini]

 

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A due anni dall'annuncio della scoperta,CMS chiude un capitolo importante sulle misure del bosone di Higgs

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Dall’annuncio della scoperta del bosone di Higgs, esattamente il 4 luglio di due anni fa, i fisici che lavorano nelle collaborazioni CMS e ATLAS hanno concentrato i loro sforzi per misurare le proprietà di questa nuova particella. Perché la domanda ancora aperta è se si tratti del bosone di Higgs previsto dal Modello Standard oppure di un tipo diverso, uno dei vari che attendono di essere scoperti.
Questa settimana a Valencia in Spagna, nel corso della 37th International Conference on High Energy Physics, la più grande conferenza biennale di fisica delle particelle, la collaborazione CMS presenta un ampio repertorio di risultati relativi al campione completo di dati raccolti durante il Run 1 (il primo ciclo di attività) da collisioni protone-protone a energie nel centro di massa di 7 e 8 TeV.
Il bosone di Higgs è una particella effimera. Decade in una coppia di particelle più leggere quasi immediatamente dopo essere stata prodotta a LHC. Uno di questi “canali di decadimento” è quello in cui il bosone di Higgs si trasforma in due fotoni. Il più recente risultato di CMS in questo canale di decadimento mostra un picco nei dati con una significatività di 5σ. CMS ha anche misurato la massa del bosone di Higgs con una precisione di poche parti per mille, che è una dimostrazione del disegno brillante e della costruzione meticolosa del rivelatore di CMS, dell’efficiente operazione e calibrazione e dell’impegno instancabile dei gruppi di analisi nel comprendere tutti gli aspetti delle prestazioni del rivelatore.
L’analisi dei due fotoni completa le misure e permette una combinazione preliminare di tutti i canali di decadimento finora osservati per estrarre la massima informazione possibile sulle proprietà del nuovo bosone, compresi i suoi accoppiamenti alle particelle fondamentali. Il segnale osservato è in perfetto accordo con i calcoli più accurati di Modello Standard. Nel loro insieme, i risultati rappresentano un impressionante tour de force, il culmine di quattro anni di lavoro incessante che è cominciato con le prime ricerche del bosone di Higgs a CMS nel 2010.
"Siamo orgogliosi di essere stati tra i protagonisti di questa impresa scientifica. A 50 anni dalla predizione teorica è un risultato eccezionale! La comunità italiana ha contribuito in prima fila alla costruzione dell’esperimento, all’analisi dei dati e ai calcoli teorici che hanno portato a questa grande scoperta”, commenta Nadia Pastrone, responsabile nazionale CMS.

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FESTEGGIAMENTI ALL'UNESCO

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Si festeggia oggi nella sede dell’UNESCO a Parigi la firma dell’accordo del 1 luglio 1953 tra i primi 12 paesi membri (tra cui l’Italia) per la fondazione del CERN. La cerimonia cade nell’ambito delle celebrazioni per i 60 anni del CERN. L’accordo entrò in vigore il 29 settembre 1954, data ufficiale della fondazione del più importante laboratorio per la fisica delle particelle al mondo. Il CERN fu creato con l'obiettivo di rilanciare la ricerca fondamentale in Europa all'indomani dalla seconda guerra mondiale e in questi 60 anni è diventato un modello esemplare di scienza per la pace. “Il CERN è nato dalla visione di un gruppo di scienziati, tra cui il nostro Edoardo Amaldi, che giocò un ruolo fondamentale, in un’Europa martoriata del dopoguerra” – commenta il presidente dell’INFN, Fernando Ferroni. “Negando ogni possibile coinvolgimento in ricerca militare, il laboratorio costituisce uno dei semi della cooperazione tra paesi che porterà alla Unione Europea. Grazie al lavoro dei ricercatori, di un numero sempre crescente dei paesi europei, il CERN diventa sempre più un centro di attrazione ed è oggi, a 60 anni dalla sua fondazione, il più grande e prestigioso laboratorio internazionale del mondo. Un esempio per tutta la scienza”, conclude Ferroni. [C.P.]

 

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LHCf PUBBLICA NUOVI RISULTATI

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L'esperimento LHCf ha pubblicato su Physical Reviwe C i primi risultati sugli studi di produzione di particelle neutre nelle interazioni tra protoni e nuclei di piombo ad altissima energia in LHC: è la prima volta che viene esplorata una regione così in avanti (in gergo ad altissima rapidità). I risultati sono di grande interesse per comprendere i meccanismi di interazione dei raggi cosmici di altissima energia con l'atmosfera che vengono studiati misurandone le proprietà attraverso la rivelazione degli sciami atmosferici estesi (EAS). Questi sciami vengono generati quando il raggio cosmico primario interagisce con l'atmosfera; per risalire dalle misure degli sciami atmosferici estesi alle proprietà dei raggi cosmici primari si usano modelli di simulazione Monte Carlo. “I dati raccolti dall'esperimento LHCf consentono di calibrare i modelli di interazione adronica, riducendo così una delle fonti di maggiore incertezza nella determinazione delle proprietà dei raggi cosmici primari, quali la loro composizione o il loro spettro energetico misurate da esperimenti come Auger e Telecope Array. – commenta Alessia Tricomi, responsabile INFN dell’esperimento LHCf – Inoltre i risultati appena pubblicati sono importanti per comprendere i meccanismi dell’ interazione forte che lega gluoni e quark all'interno degli adroni nel contesto della soft-QCD". LHCf, grazie alla sua capacità di studiare le collisioni a piccolo angolo, ha fornito una misura complementare a quella degli esperimenti centrali, esplorando una regione mai studiata prima. (e.c.) 

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LHC IN PREPARAZIONE ATLETICA: NEL 2015 SI RIPARTE

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Il Large Hadron Collider (LHC), il più grande e potente acceleratore di particelle del mondo, che ha permesso la scoperta del bosone di Higgs, ha iniziato a prepararsi per la ripartenza, prevista per l’inizio del 2015. Sarà il secondo “run” della macchina, come viene chiamato in gergo dai fisici, cioè il secondo ciclo di attività sperimentali, che durerà tre anni, e che prevede il funzionamento dell’acceleratore a energia quasi doppia e a luminosità ancora maggiore rispetto a prima. Il 18 giugno è stata chiusa l’ultima interconnessione tra i magneti, in questi giorni è iniziato anche il raffreddamento della grande macchina: uno degli otto settori in cui è suddiviso l’anello dell’acceleratore è già stato raffreddato alla temperatura di esercizio. Anche gli esperimenti, i rivelatori di particelle collocati lungo il tunnel di 27 chilometri nei punti dove si scontrano i protoni, hanno approtato, durante questo stop tecnico, modifiche per migliorare le loro performance. “La scoperta del bosone di Higgs è stata giusto l’inizio del viaggio di LHC, – commenta Fabiola Gianotti che è stata coordinatrice dell’esperimento ATLAS e ha annunciato la scoperta il 4 luglio del 2012 – l’aumento di energia apre infatti le porte a un potenziale di scoperte completamente nuovo”. (e.c.)

 

La notizia del CERN