sabato 7 luglio 2012

Capire come i fisici cercano il bosone di Higgs

esso non può essere il bosone di Higgs?
Nelle prime ore di Mercoledì, alle 04:00 GMT, il CERN, l'organizzazione dietro al più grande acceleratore di particelle del mondo, l' LHC , renderà noti i tanto attesi risultati del tanto atteso bosone di Higgs.
I dati sono stati raccolti da due grandi rivelatori di LHC, il ( A Toroidal LHC Apparatus ) e CMS (Compact Muon Solenoid ).
Tutto fa pensare che sarà annunciato "forti indizi" L'esistenza della particella di Dio.
Tuttavia, a prescindere dai risultati ottenuti da Sigma - dobbiamo superare per essere considerata una scoperta quinte - tutto ciò che i fisici saranno in grado di dire: "C'è qualcosa lì".
Ma è il bosone di Higgs? Potrebbe essere. E non potrebbe.
Ma perché, con così tanto entusiasmo, e dopo molte ricerche, non possono essere sicuri?
Per capire questo, è necessario avere almeno una vaga idea di ciò che il bosone di Higgs , la particella di Dio, e come i fisici cercano di trovarlo.
Perché le particelle hanno massa?
Un bosone di Higgs è un emozione, una risonanza - una rappresentazione fugace, inafferrabile - il campo di Higgs, che si ritiene di estendere in tutto lo spazio e dare massa a tutte le altre particelle.
Al momento del Big Bang, era tutto uno, uno stato di simmetria, che durò quasi a tempo di no e sono stati immediatamente interrotti.
Le particelle di materia, i fermioni chiamati, emerse da questo mare di energia (massa ed energia sono intercambiabili), compresi i quark ed elettroni, che, molto più tardi, gli atomi di forma.
Insieme a loro è venuto sotto le particelle chiamate bosoni vettori, che dettava le interrelazioni tra tutte le particelle. Tutti i bosoni hanno una massa diversa - in alcuni casi, masse molto diverse.
Utilizzando i concetti di campo di Higgs e il bosone di Higgs, il Modello Standard della fisica spiega perché quark, protoni, elettroni, fotoni, e uno zoo enorme di altre particelle specifici hanno le masse che hanno oggi.
Come riconoscere il bosone di Higgs
Stranamente, però, il Modello Standard non può prevedere la massa del bosone di Higgs stesso - questo può essere fatto solo sperimentalmente.
Ed è quello che gli scienziati del LHC e il collisore Tevatron ritardo negli Stati Uniti, stanno cercando di fare.
Il problema è che è tutt'altro che semplice per sapere quando il bosone di Higgs sarà stato effettivamente trovato.
Qualsiasi particella che contiene energia quanto il bosone di Higgs dura solo una minuscola frazione di secondo, prima di gettare in altre particelle - un processo chiamato decadimento - ognuno con minore energia.
E anche quelli derivanti da decadimenti di particelle con energia ancora più piccola, fino a quando finalmente lasciando una scia che il rivelatori ATLAS e CMS può vedere - o dedurre.
Come i fisici cercano il bosone di Higgs
Schema del rivelatore dell'esperimento ATLAS interiore. [Image: CERN]
Canali di decadimento
Secondo il Modello Standard, il bosone di Higgs può decadere in in una mezza dozzina di modelli diversi di percorsi o canali.
La probabilità di ogni percorso varia.
Ad esempio, c'è una bassa probabilità che un bosone di Higgs con una massa equivalente a 100 miliardi di elettronvolt (100 GeV) di energia vanno decadimento in una coppia di bosoni W, portatori dell'interazione debole.
Tuttavia, la sua massa è 170 GeV, la probabilità di decadimento da questo canale sarebbe molto elevato.
Ma misurazioni precedenti, compresi quelli realizzati lo scorso anno dalla LHC , eannunciata ieri dal Tevatron , come corpi maggior numero possibile di escludere un bosone di Higgs nel Modello Standard.
Su questa base, ci aspettiamo di rilevare un segnale di circa 125 o 126 GeV
Questi due canali coinvolti, canale chiamato a due fotoni e leptoni a quattro canali, di certo non sono le vie più probabili di decadimento.
Secondo Beate Heinemann, del Berkeley Lab, "la probabilità che un bosone di Higgs di 125 GeV decade in due raggi gamma è di circa due decimi di punto percentuale, e la probabilità che esso decade in quattro muoni o di elettroni è ancora più piccolo. "
Cioè, i fisici trovato un segnale in un luogo molto improbabile.
Trova musica in acustico
La chiave di tutto - tutte le interpretazioni di tutte le misurazioni di tutti i canali della rivelatori ATLAS e CMS - è il rumore di fondo.
Anche se i canali di leptoni a due fotoni e quattro hanno una bassa probabilità, sono i segnali di rumore relativamente liberi prodotti da altre particelle di detriti che oscura le prove su altri canali.
I percorsi più probabili per il decadimento di un bosone di Higgs con massa vicino a 125 GeV sarebbe un quark bottom ed un bottom antiquark, o una coppia di bosoni W, o un paio di particelle tau - ma sono tutti molto più difficile da rilevare.
"Pay-protone croce di fronte all'altro 20 milioni di volte al secondo all'interno del rivelatore ATLAS, con una media di 20 collisioni ad ogni incrocio", ha detto Heinemann.
Filtri elettronici automaticamente selezionare gli eventi, riducendoli a circa 100.000 al secondo, identificato come di possibile interesse.
Un sofisticato software riduce ulteriormente la selezione a poche centinaia di eventi al secondo, che vengono poi registrati e conservati per ulteriori studi.
Molte persone criticano queste tecniche, dicendo che il LHC è buttare via troppi dati, che potrebbe contenere qualcosa di interessante.
"Cerchiamo di mantenere tutto ciò che si potrebbe pensare che potrebbe essere interessante", afferma Heinemann.
Cioè, il problema non è solo sa cosa, ma anche dove cercare - anche se suona come la leggenda in cui l'eroe ha perso l'ago all'interno della casa, ma ha deciso di cercarla là fuori per essere più chiaro.
C'è qualcosa lì
Si basa su questa selezione, due canali di probabilità bassa, ma più facile da capire, che gli scienziati traggono le loro conclusioni saranno annunciati presto il Mercoledì.
Gli analisti è difficile che il 5 fattore sigma, bisogno di fare una scoperta, è stato sopraffatto.
Ma anche se lo è, ciò che hanno effettivamente osservato, è il bosone di Higgs?
Difficile rispondere, ma praticamente impossibile rispondere con certezza.
La rivista Nature ha pubblicato un articolo di ieri dal titolo: "I fisici sono nuove particelle, ma è il bosone di Higgs"
"Okay, c'è qualcosa - una risonanza", ha detto Martinus Veltman, University of Michigan, vincitore del Premio Nobel per la Fisica nel 1999. "Ora dobbiamo scoprire se ha tutte le proprietà che dovrebbero avere il bosone di Higgs".
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