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Un'entusiasmante svolta al Large Hadron Collider (LHC) ha permesso agli scienziati di fare un'incredibile scoperta che potrebbe cambiare radicalmente la nostra comprensione della fisica delle particelle. Le collaborazioni ATLAS e CMS, che hanno lavorato instancabilmente dalla monumentale scoperta del bosone di Higgs nel 2012, hanno unito le forze per trovare la prima allettante prova di un fenomeno straordinario: il decadimento del bosone di Higgs in un bosone Z e un fotone.
Il bosone di Higgs, spesso chiamato "particella di Dio", è la particella fondamentale che dà massa alle altre particelle. Comprendere le sue proprietà e i vari modi in cui si scompone in altre particelle è fondamentale per svelare i misteri dell'universo. Il decadimento recentemente osservato del bosone di Higgs può fornire una prova indiretta dell'esistenza di particelle diverse da quelle previste dal Modello standard della fisica delle particelle. Questo modello descrive le particelle fondamentali e le loro interazioni.
Secondo il Modello Standard, se un bosone di Higgs ha una massa di circa 125 miliardi di elettronvolt, circa lo 0,15% dei bosoni di Higgs decade in un bosone Z e in un fotone. Tuttavia, le estensioni al modello standard offrono tassi di decadimento alternativi. Pertanto, la misurazione precisa del tasso di decadimento è un tesoro di conoscenza, che fa luce sulla fisica oltre il Modello standard e sulla vera natura dell'enigmatico bosone di Higgs.
Prima di fare questa scoperta rivoluzionaria, i team ATLAS e CMS hanno esaminato in modo indipendente i dati raccolti dalle collisioni protone-protone presso l'HAC. Hanno setacciato attentamente gli eventi di collisione, cercando segni del decadimento del bosone di Higgs in un bosone Z e un fotone. Le loro strategie prevedevano l'identificazione del bosone Z attraverso il suo decadimento in coppie di elettroni o muoni (cugini più pesanti degli elettroni), che si verifica circa il 6,6% delle volte.
La chiave del successo è stata riconosciuta dagli scienziati come una caratteristica - un picco stretto su uno sfondo liscio - nella distribuzione della massa totale dei prodotti di decadimento. Per aumentare la sensibilità, i team hanno classificato gli eventi in base alle caratteristiche dei processi di produzione del bosone di Higgs. Hanno utilizzato tecniche avanzate di apprendimento automatico per distinguere i segnali reali dal rumore di fondo.
Questa collaborazione ha notevolmente aumentato l'accuratezza statistica e la copertura della loro ricerca, portando alla prima prova convincente del decadimento del bosone di Higgs in un bosone Z e un fotone.
Sebbene il risultato sia inferiore al requisito generalmente accettato di 5 deviazioni standard per un'osservazione valida, il risultato vanta una significatività statistica di 3,4 deviazioni standard. Inoltre, la velocità del segnale misurata ha superato la previsione del modello standard di 1,9 deviazioni standard, il che ha causato ancora più entusiasmo tra i fisici.
Questa scoperta rivoluzionaria ci avvicina alla scoperta dei segreti dell'universo, sfidando la nostra attuale comprensione della fisica delle particelle. La ricerca in corso presso HAC promette scoperte ancora più profonde mentre gli scienziati continuano a spingere i confini della conoscenza umana approfondendo il misterioso regno delle interazioni tra particelle. Mentre ci imbarchiamo in questo straordinario viaggio, non vediamo l'ora che arrivi il prossimo capitolo della nostra ricerca per comprendere gli elementi costitutivi fondamentali della nostra esistenza.
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