Dopo l’annuncio dell’osservazione del bosone di Higgs, avvenuto lo scorso Luglio, le collaborazioni di ATLAS e CMS si sono impegnate al massimo per capire i dettagli di questa particella, confermare e migliorare la scoperta.
Il primo passo è stato pubblicare l’osservazione in una rivista con peer-review, in questo caso Physics Letters B. Ammetto che questa è una cosa che mi ha fatto particolarmente piacere perché lavoro alla Elsevier dallo scorso Maggio e Physics Letters B è una delle riviste di cui sono responsabile. Con l’aiuto dei rappresentanti delle due collaborazioni, dopo che gli articoli sono stati accettati dai redattori della rivista, abbiamo creato un libretto che raccoglie gli articoli di ATLAS e CMS e che può essere scaricato gratuitamente qui.
Ma i ricercatori dell’LHC non sono certamente andati in vacanza dopo la pubblicazione di queste due lettere: anzi! A Luglio abbiamo scoperto che c’è una nuova particella con una massa di 125 GeV, che è un bosone, e che decade in fotoni e altri bosoni. Benissimo, ma è veramente il bosone di Higgs? E quale dei tanti? Infatti nel corso degli ultimi trent’anni abbiamo capito che il Modello Standard non è così completo, per esempio non è in grado di spiegare la Materia Oscura, la disparità tra materia e antimateria e non è completamente a proprio agio nemmeno con le oscillazioni dei neutrini. Per questo i fisici teorici hanno sviluppato tutta una serie di possibili teorie per estendere il Modello Standard e spiegare questi “strani” fenomeni. Un esempio è la supersimmetria.
Quando è stata annunciata l’osservazione del bosone a 125 GeV, i più smaliziati hanno subito cominciato a domandarsi perché né ATLAS né CMS lo hanno visto decadere in leptoni, in particolare i leptoni Tau, i fratelli sovrappeso degli elettroni. Questo mancato decadimento, infatti, poteva essere un segnale interessante per pensare che il bosone di Higgs osservato non fosse esattamente quello predetto dal Modello Standard.
Il 14 Novembre, però, in un’altra conferenza (Hadron Collider Physics Symposium, a Kyoto), ATLAS e CMS hanno presentato gli ultimi risultati, e i più importanti dopo l’annuncio dell’Higgs lo scorso Luglio. In particolare, entrambe le collaborazioni hanno aumentato la statistica (in particolare CMS ha aggiunto i dati del 2012) e confermato le osservazioni di Luglio. CMS ha anche mostrato un’interessante analisi per misurare la parità del bosone di Higgs (ovvero per vedere se lo spin è negativo o positivo). A prima vista sembra essere positivo, in assoluto accordo con il Modello Standard, anche se la significatività della misura non è ancora tale da poter esserne certi.
Sono mancati all’appello aggiornamenti sulle misure in fotone-fotone. C’è chi vocifera che ciò è dovuto all’insicurezza delle due collaborazioni nel presentare questi risultati coi dati aggiornati: forse ci sono degli effetti che non hanno ancora compreso del tutto. Staremo a vedere a Marzo, quando la prossima grande conferenza avrà luogo (i “Rencontres de Moriond”, quando si parla di fisica mentre si scia).
In compenso sia ATLAS che CMS (ma, di nuovo, il risultato di CMS sembra essere più accurato) hanno osservato il decadimento del bosone di Higgs in coppie di leptoni Tau. L’osservazione è, di nuovo, in completo accordo con il Modello Standard, rendendo il bosne di Higgs una delle particelle più noiose mai osservate finora.
Come se non bastasse, un’ulteriore mazzata a possibili estensioni al Modello Standard è stata data da recenti osservazioni di LHCb, un altro esperimento dell’LHC. Questo esperimento ha misurato il decadimento di una particella molto particolare, il mesone Bs (uno stato bottom anti-quark legato a uno strange quark) in coppie di muoni (altri leptoni simili agli elettroni, ma un po’ più leggeri dei tau). Questo decadimento è estremamente raro e ha la particolarità di dipendere in modo molto marcato dall’esistenza o meno di particelle pesanti. Il Modello Standard predice in modo molto preciso la frequenza di questo decadimento, per cui un’osservazione diversa da questa predizione può far intravedere fisica aldilà del Modello Standard. Ebbene, delusione delle delusioni, anche in questo caso le osservazioni sembrano essere completamente in accordo con il Modello Standard. Certo, le osservazioni non sono ancora una scoperta vista la statistica ancora limitata, ma i supporter della supersimmetria sono in un periodo di depressione.
Se tutte queste osservazioni venissero confermate LHC ci lascerebbe un quadro molto difficile da interpretare. Infatti in questo caso il Modello Standard, così come è stato descritto fino agli anni ’80-’90 sembra essere autoconclusivo e perfettamente stabile. D’altro canto, sabbiamo che ci sono molte cose che non possono essere spiegate dal Modello Standard, come la Materia Oscura, la gravità, la mancanza di antimateria e, in parte, anche l’oscillazione dei neutrini (e, se vogliamo, anche la massa dell’Higgs a 125 GeV non è l’ideale per un Modello Standard tout court). Quindi ci troviamo davanti a una situazione in cui il Modello Standard non può spiegare tutta una serie di fenomeni, ma allo stesso tempo non lascia spazio a nessuna estensione di quelle più logiche che abbiamo ipotizzato finora. Vorrebbe quindi dire che i fisici teorici devono rimboccarsi le maniche e cominciare a sfornare qualche teoria completamente nuova!
