ATLAS del CERN rileva prove di decadimento del bosone di Higgs in coppia muone–antimuone

Un nuovo studio dei ricercatori del CERN combina le ultime due serie di ATLAS—uno dei due rivelatori a uso generale al LHC—per fornire prove che il bosone di Higgs possa decadere in una coppia muone–antimuone.

Sebbene la sua esistenza fosse stata teorizzata per decenni, il bosone di Higgs è stato finalmente osservato nel 2012 presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN.

Da allora, è continuato a essere ampiamente studiata presso il LHC.

Ora, un nuovo studio dei ricercatori del CERN combina le ultime due serie di ATLAS—uno dei due rivelatori a uso generale al LHC—per fornire prove che il bosone di Higgs possa decadere in una coppia muone–antimuone. Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters

Il meccanismo di Higgs e la massa

C’è una buona ragione per cui i fisici vogliono cercare questo particolare decadimento del bosone di Higgs.

Nel curioso mondo della fisica delle particelle, dove le particelle subatomiche sono descritte dai loro “sapori” e le particelle che entrano in contatto con le corrispondenti antiparticelle si annientano a vicenda, la massa di una particella nasce attraverso l’interazione con il campo di Higgs.

La forza di queste interazioni è proporzionale alla massa della particella interagente, così che le particelle con interazioni forti abbiano masse più elevate.

Le particelle senza massa, invece, non interagiscono affatto con il campo di Higgs.

In esperimenti precedenti, i fisici osservarono interazioni tra particelle subatomiche più pesanti, chiamate “fermioni di terza generazione”, come i quark top, i quark bottom e i lepton tau attraverso interazioni chiamate “accoppiamenti di Yukawa”.

“Le interazioni di Yukawa tra il bosone di Higgs e i fermioni carichi di terza generazione sono state saldamente stabilite.

Tuttavia, il suo accoppiamento di Yukawa con fermioni di seconda generazione deve ancora essere determinato in modo conclusivo,” spiegano gli autori dello studio.

Accoppiamento bosone di Higgs a fermioni di seconda generazione

I muoni sono un tipo di fermione di seconda generazione—più leggeri dei fermioni di terza generazione, ma comunque più pesanti dei fermioni di prima generazione, come gli elettroni.

Il decadimento di un bosone di Higgs in una coppia muone-antimuone è un test chiave del meccanismo di Higgs per fermioni di seconda generazione.

Le collisioni protone-protone ad ATLAS offrono un’opportunità perfetta per rilevare il fenomeno.

Sebbene questo decadimento sia estremamente raro per un bosone di Higgs, i dati recenti di ATLAS forniscono ulteriori prove della sua esistenza, e il team afferma che i loro risultati sono compatibili con le aspettative del Modello Standard.

Ulteriori esecuzioni ad ATLAS, così come al CMS, potrebbero aumentare ulteriormente la fiducia in questi risultati e persino aprire la porta a sondare i copimenti di Higgs per particelle ancora più leggere.

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