La collaborazione ATLAS del CERN ha pubblicato una nuova misurazione della massa del bosone di Higgs con una precisione dello 0,09 percento. Questo risultato è di grande importanza perché la massa di Higgs è uno dei parametri fondamentali che definisce molti aspetti dell’universo e la sua precisione può migliorare la nostra comprensione di molte altre interazioni tra particelle.
Per molti anni, il bosone di Higgs è stato l’oggetto della ricerca scientifica, l’ultima particella del Modello Standard da trovare. Il Grande Collisore di Adroni è stato costruito principalmente per trovarlo e nel 2012 è stato finalmente scoperto, portando all’assegnazione del Premio Nobel nel 2013. Tuttavia, le scoperte di allora avevano ancora una considerevole incertezza riguardo alla massa di Higgs, che è uno dei dati più importanti che possiamo imparare su di essa oltre alla sua esistenza.
Da allora, sono stati fatti diversi sforzi per restringere ulteriormente l’intervallo di massa possibile, e questo ultimo risultato è il più riuscito finora. La massa delle particelle subatomiche viene misurata in electronvolt, che può sembrare confuso, ma ricordando che energia e massa sono equivalenti secondo l’equazione di Einstein, possiamo capire meglio. Secondo il nuovo risultato, la massa di Higgs è di 125,11 ± 0,11 gigaelettronvolt (GeV), che è vicina alla stima precedente di 125-126 GeV.
Peter Higgs, dopo il quale la particella è stata chiamata, e i suoi collaboratori hanno concluso che Higgs era necessario perché doveva esserci una particella che trasportava il campo di Higgs. Questo conferisce massa a molte particelle, in particolare alle particelle W e Z che trasmettono la forza nucleare debole. Senza queste particelle, l’universo non funzionerebbe correttamente. La scoperta di Higgs è avvenuta nel 1964 e la sua ricerca ha richiesto quasi 50 anni, seguiti da un’altra decade e oltre per affinare ulteriormente la misurazione della massa.
Il valore esatto della massa determina il modo in cui Higgs interagisce con altre particelle, definendo ciò che anticipiamo e dove cerchiamo molti altri aspetti della fisica oggi e nei primi istanti dell’universo. Tuttavia, trovare e misurare la massa di Higgs non è un compito semplice, poiché la particella stessa ha una vita molto breve, di circa 10-22 secondi. Pertanto, non possiamo osservare direttamente Higgs, ma possiamo ricostruirlo solo dai prodotti in cui decade.
In questo caso, la misurazione è stata effettuata facendo collidere protoni ad alta velocità per creare bosoni di Higgs, e poi osservando la loro disintegrazione. Il decadimento avvenne attraverso due canali, uno verso raggi gamma ad alta energia e l’altro verso una coppia di bosoni Z reale e virtuale, che poi decadono in quattro leptoni, ciascuno dei quali è stato misurato.
Lo studio sarà pubblicato su Physical Review Letters e una preprint è disponibile su ArXiv.org.
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