Un breve punto sulla ricerca del bosone di Higgs

Penso non sia superfluo, anche se ai dati pubblicati dall’LHC è stata data ampia diffusione, fare un breve riepilogo sui risultati sinora ottenuti al CERN nella ricerca del bosone di Higgs, da cui trarrò ispirazione per qualche considerazione “tangenziale”.

Cominciamo da un flash-back. In un post di un bel po’ di tempo fa, avevo mostrato questo diagramma, che è basato su dati precedenti (specie raccolti al Tevatron) che da allora sono stati arricchiti, ma che già così mostravano che l’area più interessante dove cercare era quella tra i 114 e i 160 GeV (inteso come ipotetico valore per la massa dell’elusivo Mr. Higgs).

Cosa hanno trovato i ricercatori dell’LHC? Innanzi tutto, ricordiamoci che ci sono (almeno) due diversi esperimenti all’LHC che potrebbero trovare Higgs: ATLAS e CMS. Ciascuno di essi ha raccolto una certa quantità di dati, e sebbene essi siano ancora insufficienti per consentire affermazioni precise, a dicembre i due team hanno pubblicato i loro “work in progress”.

Secondo ATLAS, i loro dati restringono “la regione di massa più probabile per il bosone di Higgs a 115-130 GeV, e nelle ultime settimane si è cominciato a vedere un’interessante abbondanza di eventi intorno a 125 GeV (v. il comunicato stampa e i dati associati).

Anche secondo CMS, i dati consentono di escludere al 95% tutto l’intervallo da 127 a 600 GeV, e quindi il bosone di Higgs potrebbe trovarsi nell’intervallo tra 115 e 127 GeV. In questo intervallo, “è presente un eccesso di eventi rispetto alle previsioni del Modello Standard […] che è compatibile con l’ipotesi di un Higgs (Modello Standard) di massa
attorno, o inferiore, a 124 GeV, ma con significanza statistica di meno di due
deviazioni standard (2σ)”.

I due esperimenti, pur lavorando entrambi all’LHC, rilevano insiemi di dati diversi, e quindi probabilmente combineranno i loro risultati per ottenere un campione più significativo. L’operazione non è banale, ma il fisico Philips Gibbs ha già tentato di ottenere un’anticipazione di cosa potrebbe venirne fuori. Ecco un grafico che ha ricavato:

La curva nera indica il segnale, le bande colorate intorno 1 e 2 σ. Secondo Gibbs, il segnale combinato ha una significatività di circa 3 σ. Per chi non è addentro alla statistica usata in queste analisi, questo significa che, assumendo una distribuzione gaussiana del segnale, tra l’ampiezza del segnale osservato e quella che dovrebbe avere se il bosone di Higgs non ci fosse la differenza corrisponde a tre volte la deviazione standard, il che corrisponde a una probabilità che il segnale sia casuale di circa lo 0,3 % (in realtà, per discutere correttamente di questo punto bisognerebbe tenere in conto fattori più complicati, tra cui l’effetto Look Elsewhere, di cui ho già parlato. Chi è interessato ad approfondire, può leggere questo post di Gibbs). Per annunciare una nuova scoperta, come sarebbe quella del bosone di Higgs, convenzionalmente si richiede una significatività pari a 5 σ.

In sintesi: per essere sicuri bisogna ancora aspettare, forse fino alla fine del 2012, ma probabilmente Higgs è stato trovato, con massa intorno a 125 GeV. La storia però, forse, non è proprio tutta qui…

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