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Atlas, Fisica

Nuovi risultati di ATLAS e CMS presentati all’End of the Year Event

21 Dec , 2015  

Il 15 Dicembre 2015 gli esperimenti ATLAS e CMS hanno mostrato i risultati più recenti otttenuti nel corso del primo anno del Run2 di LHC.  Nel 2015, il collisore LHC ha ripreso a funzionare, producendo collisioni all’energia record nel centro di massa pari a 13 TeV per una luminosità integrata di 3.2 fb-1 (corrispondente a 200.000 miliardi di interazioni protone-protone), solo un decimo dei dati che ci si aspetta di raccogliere nel 2016. Le presentazioni possono si trovano al link: https://indico.cern.ch/event/442432/.

ATLAS ha presentato aggiornamenti sulle sezioni d’urto di produzione di processi previsti dal Modello Standard, quali produzione di coppie top anti-top, single-top, coppie di bosoni Z e misure, ancora poco significative, della sezione d’urto di produzione fiduciale del bosone di Higgs con decadimento negli stati finali gamma gamma  e ZZ e, di particolare interesse, la  distribuzione della massa invariante di due fotoni.
Si tratta dello stesso stato finale che ha fornito le prime indicazioni della presenza del bosone di Higgs a 125 GeV. Coppie di fotoni vengono normalmente prodotte in interazioni protone-protone, e la loro distribuzione è ben nota e decresce quasi esponenzialmente all’aumentare della massa invariante fotone-fotone. Nuove particelle che decadono in coppie di fotoni si manifesterebbero come picchi su una distribuzione continua. Nel caso del bosone di Higgs, questo picco era situato alla massa invariante di 125 GeV. Nei dati 2015 ATLAS ha misurato un eccesso locale rispetto al fondo atteso di 3.6 deviazioni standard ad una massa vicina a 750 GeV. La probabilità che esso sia dovuto  a una sovrafluttuazione del fondo è di circa due decimillesimi, una probabilità estremamente piccola. Tuttavia, poiché le deviazioni sono state ricercate in un intervallo molto ampio, che va da 200 GeV a 2000 GeV, tale probabilità va moltiplicata per il numero di tentativi fatti nel cercare un picco su tutta la distribuzione di massa (è un pò come giocare a lotto: la probabilità che una singola persona possa indovinare una cinquina è estremamente piccola, tuttavia se moltiplichiamo per il numero di giocatori la probabilità di avere almeno un vincitore è enormemente più alta).  Questo effetto è comunemente noto come Look Elsewhere Effect (in quanto si può stimare osservando le fluttuazioni statistiche meno significative presenti negli altri punti dello spettro). In tal caso la significanza dell’eccesso scende a 2.0 deviazioni standard, che fornisce una probabilità del 2.3%, probabilità piuttosto elevata e sicuramente insufficiente ad indicare una deviazione dalla fisica conosciuta fino ad oggi.
Un eccesso con una significanza di 2.6 sigma locali (1.2 sigma globali) è stato mostrato  dall’esperimento CMS, ad un valore di massa di circa 10 GeV superiore a quello osservato da ATLAS.

Dopo aver fornito collisioni per tutto il corso del 2015, LHC è ora in fase di manutenzione, e dovrebbe riprendere a funzionare nella primavera del 2016.

Solo i dati che saranno raccolti nel 2016 potranno dirci se gli eccessi osservati sono imputabili a fluttuazioni del fondo oppure sono i primi segnali di qualcosa di nuovo. Per il momento non ci resta che attendere.
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