INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
Il 3 Agosto 2020, durante la conferenza ICHEP 2020, l’esperimento CMS al Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra ha annunciato l’evidenza del decadimento del bosone di Higgs in una coppia di muoni.
Il bosone di Higgs, osservato per la prima volta dalle Collaborazioni Atlas e CMS nel 2012, e’ la manifestazione in termini di particella del campo di Higgs, un campo che permea tutto l’universo e permette di dare la massa a tutta la materia.
Fin dalla sua scoperta, i fisici del CERN hanno iniziato a studiarne le caratteristiche e in particolare ad analizzare come il Bosone di Higgs, una volta prodotto, si disintegri (o come si dice in gergo: decada) in altre particelle più leggere.
Secondo il Modello Standard, che rappresenta la miglior descrizione attualmente disponibile del comportamento delle particelle elementari, la probabilità di disintegrazione del Bosone di Higgs in altre particelle dipende dalla massa di queste ultime: maggiore e’ la massa, maggiore la probabilità di conversione in queste.
Finora erano stati rivelate le conversioni del Bosone di Higgs in coppie di particelle pesanti: coppie di bosoni W e Z, o coppie di fermioni più pesanti. L’esperimento ha evidenziato per la prima volta un decadimento raro in coppie di particelle più leggere, i muoni. Tale processo coinvolge solo uno su 5000 bosoni di Higgs. Questa e’ un ulteriore conferma delle previsioni del Modello Standard ed apre la strada a ricerche di decadimenti rari del Bosone di Higgs.
L’esperimento CMS ha raggiunto un’evidenza di 3 sigma, ossia la probabilità che tale eccesso di eventi non sia dovuto ad un segnale reale ma ad una fluttuazione statistica è inferiore a uno su 700. Se a questo si aggiunge l’evidenza dell’esperimento ATLAS che ha raggiunto una significatività di 2 sigma (corrispondente a una probabilità di una fluttuazione statistica inferiore ad uno su 40), si ottiene un’evidenza maggiore di 3 sigma.
Quando LHC riprenderà la sue operazioni, nuovi eventi verranno raccolti e sarà possibile aumentare ulteriormente la precisione di tale misura.
Un ruolo cruciale per tale tipo di analisi è rivestito dal rivelatore per Muoni alla cui costruzione e funzionamento i gruppi di Frascati di CMS e ATLAS hanno dato importanti contribuiti.