ATLAS conferma che il bosone di Higgs decade in due fermioni

L’esperimento ATLAS del CERN ha reso oggi noti i risultati preliminari di alcuni esperimenti sul processo di decadimento del bosone di Higgs. Il bosone decade in due particelle tau, appartenenti alla famiglia dei fermioni (i componenti della materia). il risultato, che ha una confidenza di 4.1 sigma, costituisce la prima prova sperimentale del meccanismo di decadimento dei bosoni. 

Il Modello Standard insegna che esistono due famiglie di particelle: i bosoni (a spin intero) che mediano le interazioni fondamentali, e i fermioni, ovvero i quark e i leptoni (a spin 1/2) che costituiscono la materia. 

Schema di decadimento del bosone di Higgs in due particelle tau. (Crediti: ATLAS).

Ora, in quale particella decade il bosone di Higgs? Il Modello Standard è compatibile con entrambe le soluzioni. Il bosone di Higgs vive solo per un breve periodo e decade velocemente. Fino ad oggi i fisici di ATLAS sapevano che, teoricamente, esso decade in diversi tipi di bosoni di gauge: in due fotoni (immagine a sinistra), in due bosoni Z (al centro) e in due bosoni W (a destra). Questi tre modi hanno qualcosa di molto fondamentale in comune: tutti coinvolgono bosoni elementari.

L’analisi dei nuovi dati conferma l’esistenza di un’altra possibilità: il bosone di Higgs decade in un fermione, precisamente in un fermione tau, un tipo di particella che si comporta come un elettrone molto massiccio. A differenza dei modelli teorici precedenti, questo pacchetto di dati deriva direttamente dagli esperimenti condotti con il Large Hadron. Dobbiamo però attendere il 2015 per rivedere il LHC in funzione. Solo con nuovi dati derivanti da nuovi esperimenti i fisici saranno in grado di determinare se la compatibilità rimane o se altri nuovi modelli potranno affiancarsi ai meccanismi proposti da Brout, Englert e Higgs. 

Nel 2015 inizia un periodo molto importante per la fisica delle particelle. Si prevede di produrre più volte il campione di dati esistenti, senza contare che le collisioni protone-protone saranno condotte ad energie molto più elevate – questo significa una probabilità maggiore di incontrare i bosoni. Nel frattempo ATLAS continuerà a studiare i dati raccolti e a testare il Modello Standard, per capire se esiste davvero una nuova fisica al di là di questo modello.