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Ultimi risultati di ATLAS al MORIOND

Lo scopo del Rencontres de Moriond è quello di discutere i risultati recenti e le nuove idee nel campo della fisica con lo scopo di promuovere la proficua collaborazione tra le varie comunità e istituti riunendo un piccolo numero di scienziati in un ambiente stimolante. Alle Rencontres: teorici incontrano perimentali:
giovani scienziati a livello di post-dottorato incontrano i ricercatori più anziani per discutere tutti i risultati presentati con loro.

All’annuale sessione di Rencontres de Moriond, la collaborazione ATLAS ha presentato i primi risultati dei dati combinati 2015/2016 dell’LHC (Large Hadron Collider, CERN Svizzera) a energia di collisione protone-protone di 13 TeV. Grazie alle eccezionali prestazioni dello scorso anno del complesso dell’acceleratore del CERN, questo nuovo set di dati è quasi tre volte più grande di quello disponibile presso ICHEP, l’ultima grande conferenza di fisica delle particelle che si è tenuta ad agosto 2016.

Il significativo aumento del volume di dati ha notevolmente migliorato la sensibilità di ATLAS ad eventuali nuove particelle predette da teorie oltre il Modello Standard. Allo stesso tempo, ha anche permesso ai fisici di effettuare misure precise delle proprietà delle particelle note del Modello Standard.

 

LA RICERCA DI SUPERSIMMETRIA

Supersimmetria (SUSY) è stata a lungo considerata un front-runner per risolvere una serie di misteri lasciati inspiegati dal Modello Standard, tra cui la grandezza della massa del bosone di Higgs e la natura della materia oscura. Tra i principali nuovi risultati al Moriond,  sono state presentate le prime ricerche per particelle SUSY utilizzando il nuovo set di dati. Questi nuovi risultati ATLAS, insieme a quelli dell’esperimento CMS, forniscono le prove più impegnative della teoria SUSY svolte finora.

Non è stato evidenziato nessun risultato sulla ricerca di particelle ‘S-quark’ (controparte simmettriche dei quark) e particelle ‘gluino'(controparte simmetrica del gluone) nel decadimento di particelle del Modello Standard, ma hanno fissato per la prima volta i limiti per le masse di queste particelle che si estendono sopra i 2 TeV .

E’ stata anche presentata una nuova ricerca sul ‘chargino’ una particelle longeva. Questa ricerca ha utilizzato il nuovo rilevatore Insertable B layer (IBL) installato durante l’arresto dell’ LHC nel 2014. La nuova ricerca cerca tracce di particelle scomparse create dai charginos che attraversano l’IBL prima di decadere in materia oscura invisibile. Nessuna evidenza di tali tracce è stata trovata, limitando in modo significativo una grande classe di modelli SUSY. Anche una ricerca alternativa per nuove particelle di lunga durata  ha trovato i dati  essere coerenti con le aspettative del Modello Standard.

ESPLORAZIONI ESOTICHE

Oltre alle ricerche per le particelle SUSY, ATLAS ha riportato una serie di nuovi risultati nella ricerca di forme “esotiche” oltre il Modello Standard della fisica. Ricerca di nuove particelle pesanti che decadono in coppie di getti (quindi sensibili ad una possibile sottostruttura quark) o ad un bosone di Higgs e a un bosone W o Z, hanno fissato vincoli sulle masse di queste nuove particelle esotiche sopra i 6 TeV.

Sono state riportate anche ricerche per la produzione di particelle di materia oscura. Si cerca in eventi in cui il rinculo di particelle del Modello Standard, come ad esempio fotoni o bosoni di Higgs, contro le particelle di materia oscura invisibile genera un evento di fondo chiamato missing transverse energy. Anche in questo caso, i dati sono coerenti con le aspettative da processi del Modello Standard.

Inoltre, hanno effettuato la ricerca di un partner più pesante del bosone W (detto bosone  W’), previsto da molte estensioni del Modello Standard, con il nuovo set di dati. In assenza di prove di un segnale, la ricerca ha fissato nuovi limiti sulla massa del W’ fino a 5,1 TeV.

DECADIMENTI RARI DELL’HIGGS

In seguito alla scoperta del bosone di Higgs nel 2012, una componente importante del programma di ATLAS è stata dedicata a misurare le sue proprietà e la ricerca di processi rari da cui può decadere. Queste analisi sono cruciali per stabilire se il bosone di Higgs osservato da ATLAS è quello previsto dal modello standard, o se è invece la prima prova della nuova fisica.

La collaborazione ATLAS ha presentato una nuova ricerca per un processo raro in cui il bosone di Higgs decade in coppie di muoni. L’osservazione di questo processo al di sopra del tasso previsto dal Modello Standard potrebbe fornire la prova per nuova fisica. Nessuna prova è stata vista però, permettendo di impostare limiti sulla probabilità di decadimento di 2,7 volte l’aspettativa del Modello Standard. 

MISURAZIONE DEL MODELLO STANDARD

Analizzando i dati presi nel 2012, la collaborazione ATLAS ha presentato una serie di misure di produzione e proprietà delle particelle del Modello Standard. Tra questi una pietra miliare per il programma di LHC: la prima misura della massa del bosone W dall’esperimento ATLAS. Misurato con una precisione di 19 MeV, il risultato rivaleggia con il miglior risultato precedente da un singolo esperimento. La misurazione fornisce un’eccellente prova del Modello Standard con la così detta correzione virtuale attraverso l’interazione tra le masse del bosone W, top-quark e Higgs, tutte precisamente misurate da ATLAS.

Un altro nuovo risultato chiave era una misura delle proprietà di decadimento deo mesoni B d  che decadono in un mesone K * e due muoni. La collaborazione LHCb e Belle avevano precedentemente riportato l’evidenza di un eccesso al di sopra delle aspettative del Modello Standard in un particolare parametro di decadimento, P 5 ‘. La nuova misura di ATLAS fornisce anche la prova di un eccesso modesto, anche se con incertezze statistiche significative. Analisi del nuovo insieme di dati dovrebbe consentire una visione più chiara di questo processo.

Inoltre, ATLAS ha presentato precise nuove misurazioni della produzione e proprietà di coppie di fotoni in collisioni a 8 TeV. Questo risultato rappresenta un importante aggiunta alla nostra comprensione della cromodinamica quantistica (QCD), la teoria del Modello Standard della forza forte.

Mentre non è stata ancora trovata alcuna prova di nuova fisica, questi nuovi risultati forniscono cruciali input per i nostri modelli teorici e ha notevolmente migliorato la nostra comprensione del Modello Standard. Siamo in grado di guardare avanti con più risultati utilizzando il nuovo insieme di dati nei prossimi mesi. Per di più, con LHC che prosegue con le sue eccellenti prestazioni nel 2017, ATLAS può aspettarsi ancora maggiore sensibilità nei risultati a venire.

La lista completa dei risultati pubblici di ATLAS qui , e i risultati del recente Run 2 qui .

Fonte: ATLAS – CERN

Stefania di Luca che ha curato questo articolo è owner del gruppo “Astrofisica, cosmologia e…” su facebook

 

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