+(E - SOGI SNC
annuncio pubblicitario
Mia Tosi XXIII Settimana Scientifica 6 Aprile, 2013 Liceo Scientifico “P. Paleocapa” il 4 Luglio 2012 al CERN e’ stato annunciata la scoperta di una nuova particella “CMS observes an excess of events at a mass of approximately 125 GeV with a statistical significance of five standard deviations (5s) above background expectations. The probability of the background alone fluctuating up by this amount or more is about 1 in 3 million.” Joe Incandela “A statistical combination of these channels and others puts the significance of the signal at 5s, meaning that only 1 experiment in 3 million would see an apparent signal this strong in a universe without a Higgs.” Fabiola Giannotti La Fisica delle Particelle Elementari tenta di rispondere alle seguenti domande fondamentali: • Di cosa è fatto il mondo ? • Quali sono i componenti ultimi della materia? • Come si muovono? • Che cosa li muove? Sin dall’antichità l’umanità ha cercato di capire quali fossero i costituenti fondamentali dell’universo Democrito (IV secolo a.C.), ipotizzava che • la materia fosse fatta di atomi, dotati di dimensioni, forma, e peso diversi, e vuoto tra essi; • tutte le proprietà della materia che sperimentiamo fossero dovute alle interazioni fra essi. Democrito aveva ragione ! ma per rispondere alla domanda un pò più in dettaglio dobbiamo trovare i costituenti davvero elementari della materia, e capire come interagiscono elementare := semplice, privo di struttura,non composto da parti più semplici; che forma l’ingrediente base di tutto, alla base di tutto ciò che ci circonda • Come facciamo a sapere se un oggetto è elementare oppure no? tramite un'indagine teorica e sperimentale degli oggetti più piccoli a noi accessibili • Qual è il nostro “laboratorio”? raggi cosmici acceleratori di particelle tutte le interazioni che osserviamo in Natura sono esprimibili tramite le interazioni dei costituenti elementari Modello Standard delle particelle elementari negli ultimi ~100 anni: combinazione della teoria Quantomeccanica e della scoperta di molte nuove particelle ha portato alla formulazione del Modello Standard delle Particelle Elementari nuova “tavola periodica” degli elementi fondamentali 12 particelle elementari: 6 quarks e 6 leptoni (+ le relative antiparticelle...) Quarks e leptoni si raggruppano in tre ’famiglie' di massa via via crescente; Tutta la materia “ordinaria” è costituita da particelle della prima generazione; A queste particelle si affiancano le particelle che 'scambiano le interazioni': i bosoni vettori le interazioni fondamentali le interazioni fondamentali sono 4, sono il risultato dello scambio dei cosi detti “MEDIATORI” del’interazione, BOSONI bosone mediatore intensita’ raggio d’azione leptoni carichi + quark fotone 10-2 infinito carica debole o “sapore” leptoni + quark W+,W-,Z0 10-13 10-15 FORTE carica forte o “colore” quark 8 gluoni 1 10-13 GRAVITAZIONALE massa trascurabile per tutte le particelle elementari gravitone 10-38 infinito interazione sensibile a ELETTROMAGNETISMO carica elettrica DEBOLE electromagnetismo g g debole forte teoria quantistica dei campi energia e materia sono equivalenti : E = mc2 una coppia particella-antiparticella puo’ prodursi dallo spazio vuoto (“il vuoto”) per poi sparire nuovamente in esso queste sono particelle virtuali t . . t fluttuazioni del vuoto con loop di quark top la fisica agli acceleratori corrisponde la struttura dell’Universo dipende dalle particelle che non esistono in senso comune (ma esistevano quando l’Universo era giovane e caldo) a condizioni dell’universo circa qui noi ricerchiamo il “codice genetico” del nostro Universo non vediamo queste particelle nella vita quotidiana per produrle dobbiamo ricreare lo stato dell’Universo caldo e primordiale Modello Standard delle particelle elementari M. Veltman “Diagrammatica” Il modello standard descrive tutti i processi tra particelle elementari (quasi)tutte le predizioni sono state riscontrate sperimentalmente alcuni parametri noti con la precisione del 0.1% Meccanismo di Higgs rottura di simmetria spiega perché nel mondo comune l’interazione debole è così debole rispetto all’EM prevede esistenza di una nuova particella: il bosone di Higgs primo evento Z visto da UA1 (1983) premio nobel [la cui massa e’ un’incognita] evento di produzione di top quarks visto da CDF (1994) che cos’e’ il bosone di Higgs ? mentre la moderna teoria delle forze ed interazioni fondamentali veniva sviluppata, i fisici trovarono un problema: nella formula del Modello Standard manca il termine che descrive la massa delle particelle, ma le misure sperimentali sembravano dimostrare il contrario … ed infatti, particella con massa come fanno le particelle ad avere massa ? che cos’e’ la massa ? le particelle senza massa si muovono alla velocita’ della luce, c si deve far uso della relativita’ ristretta di Einstein E=m0c2, se la particella e’ a riposo E2=(m0c2)2 ma, se la particella si muove con momento p E2=(m0c2)2+(pc)2 E=pc, per particelle senza massa (m0=0) questa e’ l’equazione per le particelle che si muovono alla velocita’ della luce un’idea ingegnosa: supponiamo vi sia un campo di forza che riempie l’universo e che rallenta le particelle ad una velocita’ minore della luce questo da loro una massa ! senza il meccanismo di Higgs le particelle elementari non hanno massa … i quark non hanno massa i nucleoni (protoni e neutroni) avrebbero una piccola variazione della loro massa [la maggiorparte della massa proviene dall’energia potenziale tra i partoni (QCD)] sarebbe possibile il decadimento del protone in pochi ps !!! non esisterebbe l’atomo di idrogeno !!! gli elettroni non hanno massa il raggio di Bohr di un atomo (~0.5 nm) sarebbe infinito gli atomi perderebbero la loro integrita’ non ci sarebbero i legami di valenza niente chimica niente strutture composte stabili (liquidi, solidi, …) raggio di Bohr e’ un campo o una particella ? tutti i campi hanno dei piccoli pacchetti di energia associati loro: i QUANTI si, e’ meccanica quantistica … i quanti del campo sono PARTICELLE che trasportano la forza le particelle elementari interagiscono tra loro scambiandosi i quanti del campo, ovvero una terza particella (bosone) e- e- g e- e- 2 elettroni si respingono scambiandosi un fotone … il fotone e’ il quanto del campo elettromagnetico storia del bosone di Higgs 1964 - teorizzazione il fisico scozzese Peter Higgs ed in parallelo i fisici belga Francois Englert e Robert Brout, proposero un modello capace di sciogliere la tensione creata (e salvare il Modello Standard) in questo modello • esiste un campo (il campo di Higgs) che pervade tutto lo spazio • e le particelle acquistano massa interagendo con questo campo. mf/v m2W,Z /v Inoltre, e’ prevista una nuova particella: il bosone di Higgs (e’ il quanto del campo di Higgs) mH2 /v • instabile (perche’ abbastanza pesante) • puo’ decadere (instantaneamente) in diversi modi con probabilita’ note [Branching Ratio (BR)] • la probabilita’ ed il modo di decadere dipendono dalla massa del bosone di Higgs [alcune modalita’ sono piu’ “facili” da vedere] 1 WW ZZ 10-1 tt gg tt cc 10-2 gg 10-3 • puo’ essere prodotto in diversi modi, ma indipendentemente dalla modalita’ di produzione, la probabilita’ di essere prodotto decresce all’aumentare della massa del bosone di Higgs le particelle pesanti (instabili) non sono presenti in natura per produrle abbiamo bisogno di un acceleratore di particelle .. bb LHC HIGGS XS WG 2011 il bosone di Higgs e’ una particella • la cui massa non e’ predetta dal modello Higgs BR + Total Uncert il bosone di Higgs 100 Zg 200 300 400 500 1000 MH [GeV] ipotesi di massa del bosone di Higgs mH [GeV] ipotesi di massa del bosone di Higgs mH [GeV] energia di accelarazione energia di accelarazione 2 E=mc se si fanno scontrare 2 particelle con una certa energia, è possibile creare particelle che normalmente non esistono perché troppo pesanti l’energia della collisione e’ usata per creare qualcosa di nuovo, che e’ esistito, ma non esiste piu’ ! energia di accelarazione ... giusto per rendere le cose ancora piu’ complicate … la parte interessante (i dinosauri) scompare (decade in nuove particelle) istantaneamente … noi “vediamo” le particelle risultanti dobbiamo essere come un detective : guardare ed analizzare l’evidenza per ricostruire cosa e’ successo energia di accelarazione per ricostruire la reazione e le proprietà delle particelle coinvolte studiare i prodotti finali (gli unici disponibili) le particelle osservabili vengono rivelate tramite rivelatori diversi identificate dai loro comportamenti caratteristici conseguenti al tipo di interazione con la materia Magnet neutre fotoni leptoni cariche k adroni ko neutre 25 m x 25 m x 45 m ATLAS Bassano 18 Febbraio 2011 A Toroidal LHC ApparatuS Ezio Torassa CMS: macchina fotografica ? CMS e’ come una macchina fotografica con 80M pixels .. ma non e’ –ovviamente– una macchina ordinaria puo’ fare fino a 40 milioni di foto al secondo le fotografie sono 3-dimensionali e’ un cilindro con diametro di 15 m e lunghezza di 21.5 m pesa 12,500 T le collisioni tra protoni sono molto frequenti i fasci si incrociano ~ 16.5 milioni di volte al secondo ~20÷30 coppie di protoni collidono ad ogni scontro il problema e’ che non possiamo salvare tutte le immagini che possiamo fare [possiamo salvare solo ~400 eventi al secondo] .. e le collisioni veramente interessanti sono rare meno di 1 ogni 109 eventi hanno il bosone di Higgs dobbiamo scegliere le migliori e piu’ interessanti .. e dobbiamo decidere velocemente ! una prima analisi e’ fatta in pochi ms e ~100k fotografie (delle 16.5M) vengono temporaneamente tenute l’analisi finale impiega ~0.1 secondi (usando ~10k computer) … ma comunque acquisiamo un sacco di dati … • osservare gli eventi di un certo tipo • misurare e ricostruire le caratteristiche di ogni evento • • • • • il numero di particelle, la tipologia di particelle il momento delle particelle, massa invariante, … la teoria (e.g. MS) predice (alcuni) compiti dell’analisi dei dati: le distribuzioni di queste proprieta’ • stimare (misurare) le proprieta’; [noti i “parametri liberi”, e.g., a, GF, MZ, as, mH, ...] • quantificare le incertezza delle stime delle proprieta’; • testare i limiti entro cui le previsioni di una teoria sono in accordo con i dati (E , p (E , p 0 x0 , py0 , pz0 ) (E , p 2 , py1, pz1 ) x1 1 x2 , py2 , pz2 ) (E0, px0, py0, pz0 ) = (E1, px1, py1, pz1 )+(E2, px2, py2, pz2 ) ma (m0c2)2 := E02- (p0c)2 = (E1+E2 )2- (p1c+p2c)2 questa distribuzione e’ questo e’ prevista se si guardano quello migliaia diche eventivediamo Z m +m - picco a 91.1 GeV/c2 [massa del bosone Z] fondo da eventi con 2 muoni ma che non vengono dal decadimento del bosone Z m+m- Tutto chiaro fin qui? C’è qualcosa di chiaro fin qui? come si studia un canale di fisica ? scegliamo un canale da studiare : H ZZ 4m studiamone le caratteristiche: lo stato finale contiene 4 muoni, complessivamente neutro 2 muoni vengono da uno Z e altri 2 da un altro Z le due Z derivano dall’Higgs la massa invariante del sistema dei 4 muoni sara’ uguale alla massa dell’Higgs!!! m+ Z H Z simuliamo gli eventi del canale da studiare per valutare • l’efficienza di ricostruzione • la risoluzione sui parametri da misurare … studiamo come il nostro rivelatore “vede” l’evento studiamo TUTTE le possibili reazioni che possono produrre eventi di fondo per il nostro segnale, ossia tutti i processi che danno luogo a 4 muoni (come il nostro segnale) fondo riducibile := processi che generano 4 muoni, ma non solo fondo irriducibile := processi che generano 4 muoni e basta (esattamente come il segnale!) cerchiamo di identificare tutte le variabili che sono diverse per il segnale e per i fondi (distribuzioni angolari, masse invarianti, etc.) ottimizziamo i criteri di selezione degli eventi in modo da aumentare il rapporto segnale/fondo (senza restare senza segnale!) mm+ m- in fisica delle particelle vi sono diversi fattori di incertezza: • la teoria non e’ deterministica [principio indeterminazione di Heisenberg] • errori di misura casuali (statistici) presenti anche senza effetti quantistici • errori di misura sistematici (determinato) e.g. errore strumentale, di metodo possiamo quantificare l’incertezza usando la PROBABILITA’ alea iacta est prendiamo 2 dadi e li lanciamo in una scatola chiusa supponiamo di poter sapere soltanto la somma del lancio ma non i risultati dei singoli dadi possiamo provare a fare delle ipotesi sui possibili risultati disegnando un istogramma sull’asse orizzontale si indica il risultato delle somme possibili e sull’asse verticale abbiamo il numero di combinazioni possibili nell’ipotesi di 2 dadi normali la somma 2 ha 1 sola combinazione (1+1) la somma 3 ha 2 combinazioni (1+2 e 2+1) … se i dadi sono normali e se si ripete l’esperimento 10,000 volte indicando sul grafico la frequenza del risultato, man mano si otterrebbe l’istogramma che abbiamo definito, cioè i valori sperimentali si dispongono sulla curva di aspettazione 2 dadi normali alea iacta est prendiamo 2 dadi e li lanciamo in una scatola chiusa supponiamo di poter sapere soltanto la somma del lancio ma non i risultati dei singoli dadi possiamo provare a fare delle ipotesi sui possibili risultati disegnando un istogramma sull’asse orizzontale si indica il risultato delle somme possibili e sull’asse verticale abbiamo il numero di combinazioni possibili nell’ipotesi di 2 dadi normali la somma 2 ha 1 sola combinazione (1+1) la somma 3 ha 2 combinazioni (1+2 e 2+1) … nell’ipotesi di 1 dado normale ed 1 dado con 7 facce (la faccia in piu’ ha un altro 6) 1 dado normale + 1 dado con 7 facce e la faccia in piu’ ha un altro 6 alea iacta est pur non potendo conoscere direttamente i dadi, confrontando le diverse ipotesi, si vede che c’è una differenza: possiamo riuscire a capire che tipo di dadi si tratti andando a costruire questa stessa distribuzione con i dati sperimentali e vedendo quale delle due ipotesi viene privilegiata questo è esattamente il metodo che si applica in una ricerca come quella del bosone di Higgs • particelle nello stato finale • processo nella singola collisione • esiste il bosone di Higgs • non esiste il bosone di Higgs somma dei due dadi valore dei singoli dadi un dado ha 7 facce entrambi i dadi hanno 6 facce tiriamo i dadi … esempio andiamo a vedere tutte le combinazioni che possono dare 10 come risultato finale, considerando entrambe le ipotesi: rosso : combinazioni dovute all’ipotesi con 2 dadi normali blu : combinazioni dovute all’ipotesi con un dado con 7 facce stato iniziale processo stato finale 4+6 5+5 6+4 4+6 10 … facendo scontrare i protoni torniamo al caso di collisioni ad LHC (HZZ4m) considerando tutti i processi che possono dare 4 muoni nello stato finale rosso : tutti i processi previsti dal Modello Standard (MS) che danno 4 muoni nello stato finale blu : ipotesi che nel contesto del MS esita anche il bosone di Higgs stato iniziale processo stato finale muone ZZ Z+X 10 muone tt HZZ anti-muone anti-muone storia del bosone di Higgs 1964 – teorizzazione LEP: misure di precisione 1989÷2000 – ricerche a LEP LEP e’ stato un collisore e+e- presso il laboratorio CERN (CH) ha operato ad energia nel centro di massa √s = 91, 130÷209 GeV i fasci venivano fatti scontrare in 4 punti (ALEPH, DELPHI, L3, OPAL) il meccanismo di produzione piu’ probabile e’ in associazione con il bosone Z ricerca sensibile al intervallo di massa : [60;120] GeV/c2 [mH < s - mZ] e+ H Z* e- b b Z risultati di LEP non sono stati visti eccessi significativi di eventi candidati Higgs rispetto alle previsioni in assenza del bosone di Higgs mH ≥ 114.4 GeV/c2 @ 95% CL f f storia del bosone di Higgs 1964 – teorizzazione Tevatron: scoperta del quark top 1989÷2000 – ricerche a LEP BS mixing 1994÷2011 – ricerche a Tevatron Tevatron e’ stato un collisore p anti-p presso il laboratorio FermiLab (USA) ha operato ad energia nel centro di massa √s = 1.8 e 1.98 TeV i fasci venivano fatti scontrare in 2 punti (CDF e D0) il meccanismo di produzione piu’ probabile e’ la produzione diretta ma grande difficolta’ a distinguere gli eventi di interesse per bassi valori di mH ricerca in associazione a bosoni vettori CDF ricerca sensibile al intervallo di massa : [100;200] GeV/c2 D0 1 km risultati di Tevatron: • regione di esclusione della massa del Higgs mH Ï [103;110] and [147;180] GeV/c2 @95% CL • un eccesso di eventi (3.1s) (interpretabili come candidati Higgs) nel intervallo mH=[115;135] GeV/c2 storia del bosone di Higgs 1964 – teorizzazione 1989÷2000 – ricerche a LEP 1994÷2011 – ricerche a Tevatron 2009÷2012 – ricerche a LHC LHC e’ un acceleratore lungo 27 km [e’ stato riutilizzato il tunnel di LEP], dove circolano fasci di protoni [~O(1011) protoni] nelle 2 direzioni e vengono fatti scontrare in 4 punti, che corrispondono ai 4 esperimenti … potrebbe essere uno dei primi segnali del bosonel’ultimo di Higgscollisore in CMS … funzionante .. cosa vediamo ? canale in 4 leptoni (H4l) gli istogrammi azzurro e verde rappresentano la distribuzione prevista dal Modello Standard per processi in cui non e’ presente il bosone di Higgs; mentre gli istogrammi arancione e rosso rappresentano 2 diverse ipotesi in cui il bosone di Higgs esiste (mH=126 e 350 GeV, rispettivamente). I punti neri sono i dati sperimentali i dati sperimentali privilegiano l’ipotesi con il bosone di Higgs (quella arancione), mentre scartano l’ipotesi che il bosone di Higgs non esista l’ipotesi che il bosone di Higgs esista con massa 350 GeV cosa vediamo ? canale in 2 fotoni (Hgg) la linea rossa tratteggiata rappresenta l’ipotesi in cui non esiste il bosone di Higgs, mentre la linea rossa rappresenta l’ipotesi in cui il bosone di Higgs esiste I punti neri sono i dati sperimentali i dati sperimentali privilegiano l’ipotesi con il bosone di Higgs scartano l’ipotesi che il bosone di Higgs non esista fisica statistica tutti i risultati di fisica dipendono da procedure statistiche che vengono applicate ai dati che raccogliamo se si usa la statistica in modo inappropriato, si e’ in grado di ottenere qualunque risultato differenti approci statistici forniscono risultati diversi ... non c’e’ nulla di male in questo .. i risultati diversi semplicemente rispondono a domande diverse … il problema generalmente e’ : quale e’ la domanda che ci dobbiamo porre ? nello studiare un processo (ricercare una nuova particella, per esempio) raramente ci si trova in una situazione talmente ecclatante dal non dover essere quantificata e’ necessario definire un procedimento con cui dare un’interpretazione matematica dei dati raccolti in termini di quanto e’ significativo il risultato ottenuto vengono impiegati molti metodi statistici ben definiti … anche se non sempre le diverse collaborazioni sin dall’inizio utilizzano gli stessi … la statistica e’ applicata non solo per confrontare i risultati sperimentali con le previsioni teoriche ma anche nel costruire gli appropriati metodi di analisi per selezionare i dati piu’ interessanti abbiamo testato l’ipotesi di esistenza di un bosone di Higgs (come previsto dal MS) per diversi valori di massa e provato ad escludere questa ipotesi al 95% CL (confidence level) se il bosone di Higgs non esiste ci aspettiamo che gli eventi di solo fondo vengano (erroneamente) riconosciuti come segnale 1 volta su 20 linea nera tratteggiata e’ sotto alla linea rossa [noi osserviamo la linea nera] nella regione dove la linea nera e’ sotto alla linea rossa, e’ possibile ma poco probabile che esista il bosone di Higgs come predetto dallo MS (con una massa corrispondente ai valori in quella regione) nella regione dove la linea nera e’ sopra alla linea rossa e sopra alla linea nera tratteggiata, troviamo piu’ eventi di quelli che ci si aspetta —in media— da una ipotesi di assenza di bosone di Higgs (solo fondo) se la linea nera e’ sopra alla regione verde – e soprattutto alla regione gialla, in quella regione abbiamo molti eventi rispetto a quelli attesi dalla ipotesi di assenza del bosone di Higgs cosa vediamo ? nel Dicembre 2011 al CERN e’ stato tenuto un seminario in cui si diceva che c’erano i primi indizi del bosone di Higgs, ma era ancora presto per sbilanciarsi .... i dati accumulati erano ancora pochi • se, tirando 2 volte una moneta, otteniamo 2 volte testa, possiamo dire che la moneta è truccata? NO, perché non abbiamo effettuato abbastanza prove • se invece la tiriamo 1000 volte ed esce sempre testa? in questo caso … SI (circa)! cosa vuol dire 5s ? per confrontare un fenomeno A con un fenomeno B si costruiscono 2 ipotesi: • “A e B non sono correlati” null hypothesis • “A e B sono correlati” ipotesi alternativa e si testano queste diverse ipotesi si assume la null hypothesis (supposizione piu’ conservativa) e si calcola la probabilita’ che i dati osservati si discostino da questa (p-value) quando il p-value e’ basso vi e’ una piccola chance (1% per p=0.01) che i dati si manifestino “per caso”, ovvero senza la presenza di correlazione convenzionalmente, vi sono dei valori di riferimento per rigettare una null hypothesis e quindi sostenere che A e B siano correlati [p=0.05 e p=0.01 sono tra i piu’ comuni] compatibile con null hyothesis null hyothesis rigettata p-value p-value (I) considerando un livello di significativita’ del 5% vengono testate diverse ipotesi e 1/20 mostra una correlazione … http://xkcd.com p-value (II) lanciando 2 dadi valutare se i dadi sono truccati null hypothesis := dadi normali ipotesi alternativa := dadi truccati test statistico := entrambi mostrano 6 (il risultato e’ 12) lancio i dadi 1! volta .. ed ottengo p-value (6+6) = 1/36 ~ 0.028 < 0.05 al 5% di livello di significativita’ (95% di confidenza) la null hypothesis e’ scartata ! lanciare i dadi 1! sola volta non fornisce una sufficiente statistica … p-value (III) lanciare n volte una moneta valutare se la moneta e’ truccata null hypothesis := la moneta non e’ truccata ipotesi alternativa := la moneta e’ truccata test statistico := esce sempre la stessa faccia (numero totale) lancio 5 volte la moneta la probabilita’ di ottenere TTTTT o CCCCC se vale la null hypothesis: 2/25 ~ 0.06 > 0.05 al 5% di livello di significativita’ (95% di confidenza) la null hypothesis non e’ scartata ! lancio 10 volte la moneta la probabilita’ di ottenere TTTTTTTTTT o CCCCCCCCCC se vale la null hypothesis: 2/210 ~ 0.002 < 0.05 al 5% di livello di significativita’ (95% di confidenza) la null hypothesis e’ scartata ! T := testa C := croce cosa vuol dire 5s ? in fisica delle particelle i valori di riferimento per annunciare un’evidenza 3s p<0.003 = 3x10-3 una scoperta 5s p<0.0000003 = 3x10-7 la e’ lettera grecadisquanto e’ usatasiper rappresentare la deviazione standard 5s la misura e’ confidenti del risultato ottenuto, la deviazione standard misura di quanto sia significativo il risultato la distribuzione dei dati intorno alla media (il valore piu’ probabile) un livello di significativita’ .. puo’ essere pensatadia5s quanto “larga” e’ la distribuzione dei punti corrisponde ad una probabilita’ di 1 su 3.5 milioni 3x10-7 che il risultato possa essere dovuto a fluttuazioni un p-value p=0.0000003 in una distribuzione normale (curva a campana) perfetta, il 68% dei dati giace entro 1s, Il 95% dei dati entro 2s, il 99% entro 3s, .. questo non corrisponde alla probabilita’ che il bosone di Higgs esista o non esista; piuttosto, e’ la probabilita’ di ottenere dati come“ quelli raccolti dagli esperimenti ATLAS e CMS p-value ns := 1- P(ns) ” in assenza della particella di Higgs dopo aver escluso la maggiorparte dei valori di massa del Higgs ciascun esperimento ha dimostrato che e’ poco probabile che il bosone di Higgs abbia una massa elevata ci si e’ concentrati nella regione a bassa massa 2011 + 2012 data : 5.1 fb-1 @7TeV + 12.2 fb-1 @8TeV 2011 data : 4.6÷4.8 fb-1 @7TeV esclusione attesa 114.5÷543 GeV/c2 esclusione osservata 127.5÷600 GeV/c2 eccesso di eventi rispetto all’ipotesi di assenza del bosone di Higgs: < 3s eccesso di eventi rispetto all’ipotesi di assenza del bosone di Higgs : 6.9s il nuovo bosone ha signal strength : 0.88÷0.21 e’ compatibile con l’essere il bosone di Higgs come predetto dal Modello Standard 2011 + 2012 data : 5.1 fb-1 @7TeV + 5.3 fb-1 @8TeV esclusione osservata 110÷122.5, 127÷600 GeV/c2 eccesso di eventi rispetto all’ipotesi di assenza del bosone di Higgs : 4.9s interpretazione attuale l’eccesso di eventi rispetto al fondo atteso dal Modello Standard (in assenza del bosone di Higgs) -- concentrato a valori di massa ~125 GeV -viene interpretato come dovuto all’osservazione della produzione di una particella nuova (non osservata precedentemente) di massa mX ~ 125 GeV i risultati ottenuti nei diversi canali di ricerca sono consistenti con le previsioni del bosone di Higgs come predetto dal Modello Standard questa nuova particella e’ proprio il bosone di Higgs ? Il settore di Higgs non e’ stato ancora completamente definito una nuova particella e’ stata trovata massa ~ 125 GeV/c2 carica elettrica 0 ma e’ proprio quella prevista dal Modello Standard ? o puo’ essere spiegata da altri modelli ? e’ necessario testare la compatibilita’ con le previsioni del Modello Standard misurare i numeri quantici di questa nuova particella misurare gli accoppiamenti alle diverse particelle escludere sistematicamente le altre ipotesi controllare possibli tensioni con le previsioni del Modello Standard questa nuova particella e’ proprio il bosone di Higgs ? gli accoppiamenti misurati (da entrambi gli esperimenti) sono attualmente consistenti con le previsioni del Modello Standard anche se in queste misure vi e’ una relativamente grande incertezza (~30%) …parte dell’incertezza di queste misure derivano da quella teorica .. sono necessari piu’ dati !!! queste incertezze diminuiranno fino al ~10% con 300fb-1 @ 13 TeV HL-LHC (~2020) [10 volte la statistica ed un’energia del centro di massa quasi doppia] ..ma non basta il Modello Standard è incompleto: non include la gravitazione è in contraddizione con o non spiega fatti osservati sperimentalmente •le masse dei neutrini ed il loro mescolamento ed osservazioni astrofisiche •il predominio della materia sull’antimateria •la materia oscura fredda •l’energia oscura contiene molti parametri (le masse, gli angoli di mescolamento) che non sono predetti, ma vanno messi dentro “a mano” prima collisione LHC √s=13TeV attesa nel 2015 misura delle proprieta’ del Higgs nuove risonanze che decadono in coppie di leptoni ? eccesi di eventi con energia mancante ? qualcosa di inaspettato ?
