Alla ricerca di nuove leggi fisiche

Da quando è stato scoperto il bosone di Higgs nel 2012, si è lavorato per descrivere in modo completo la particella che si ritiene conferisca massa ad altre particelle elementari. Esiste la possibilità che ci siano dei bosoni di Higgs in più, che contribuiscono a parte della massa delle particelle. Con misurazioni di precisione ottenute dal Large Hadron Collider (LHC) al Centro europeo per la ricerca nucleare (CERN) in Svizzera, degli scienziati finanziati dall’UE hanno cercato di confermare o escludere questa ipotesi.

Il progetto LHC-TOOLS-PHYS (“Tools for the Large Hadron Collider - From Lagrangian to the experimental analysis”) ha riunito dei fisici teorici e sperimentali per lavorare al modello con due doppietti di Higgs. Essi hanno sviluppato un nuovo codice software per analizzare specifici scenari che possono essere proposti dagli esperimenti con l’LHC. SCANNERS aiuta a distinguere tra diversi schemi di rottura della simmetria.

Il modello standard ha bisogno che i vettori della forza elettrodebole possiedano la stessa simmetrica massa zero al fine di consentire l’unificazione delle forze elettromagnetiche e nucleari deboli. Anche se è in grado di descrivere la rottura della simmetria elettrodebole con una particella scalare, il bosone di Higgs, la teoria non può spiegare l’asimmetria barionica misurata nell’Universo o l’esistenza della materia oscura.

In questo contesto, il team di LHC-TOOLS-PHYS ha esaminato le estensioni al settore scalare del modello standard. Queste piccolissime estensioni hanno fornito una ricca fenomenologia della fisica delle particelle con firme distintive che possono essere testate all’LHC. Se esiste un secondo o persino un terzo bosone di Higgs, l’LHC potrebbe essere in grado di produrli quando inizierà a operare a energie superiori nel 2015.

Nel quark top, gli scienziati di LHC-TOOLS-PHYS hanno trovato un eccellente strumento per sondare il meccanismo della creazione di massa e può darsi che esso sia il canale di decadimento preferito delle nuove particelle pesanti. Ogni anno viene prodotto un gran numero di quark top all’LHC. METOP, un generatore di eventi Monte Carlo, è stato proposto per ricavare delle previsioni sul modello standard e per metterle a confronto con i dati sperimentali.

Sia gli strumenti software che le ipotesi prese in esame nell’ambito del progetto LHC-TOOLS-PHYS sono stati condivisi con la comunità scientifica. In particolare, la collaborazione ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) ha accettato METOP quale generatore di eventi ufficiale. Si prevede che questo contribuisca all’analisi di nuovi dati provenienti dal prossimo funzionamento dell’LHC a energie più elevate e che confermi l’estensione del modello standard in una teoria più valida.