La giornata di ieri è stata delirante.
Mica tanto per gli annunci sullo stato di salute della ricerca del bosone di Higgs: in buona sostanza, conoscevo già i risultati, e, sebbene sia vero che potrebbero esserci buone ragioni per eccitarsi forse per la prima volta dalla partenza di LHC, la cautela resta comunque d'obbligo, ed è decisamente troppo presto per stappare lo champagne. No, il delirio è associato piuttosto al baraccone mediatico che si è creato intorno a questo evento, baraccone che secondo me ha persino intaccato la qualità scientifica di una parte del seminario stesso (e ve lo dico senza peli sulla lingua: sto pensando alla presentazione di CMS), probabilmente a danno di una comprensione completa dello stato delle cose. Ma andiamo con ordine, e lasciamo folklore e sociologia per un altro articolo.
Come penso di aver scritto probabilmente già un migliaio di volte, non abbiamo nessuna predizione teorica della presunta massa del bosone di Higgs, per cui o cerchiamo in un intervallo di massa ampio, tra il limite inferiore messo dalle ricerche dirette di LEP (115 GeV), e un limite superiore di circa 1 TeV oltre il quale è ben difficile che questa particella esista, perlomeno nel modo in cui lo predice il Modello Standard. Quello che invece i teorici sono in grado di calcolare, in funzione della massa presunta del bosone di Higgs, è quanto spesso verrebbe prodotto nelle collisioni di LHC, e quanto facilmente potrebbe decadere in diversi tipi di particelle. Le modalità di decadimento cambiano a seconda della massa del bosone per ragioni diverse, ma la principale rimane questa: perché il bosone di Higgs possa decadere in una serie di particelle dotate di una certa massa, bisogna che la massa del bosone stesso sia sufficiente a generarle. O quasi, perché poi la meccanica quantistica si mette di mezzo, ed esiste una probabilità di creare una particella in modo virtuale per un tempo sufficientemente breve anche se non c'è abbastanza energia, ma in sostanza il quadro è questo.
Il grafico qui sopra riporta la probabilità che il bosone di Higgs decada in un certo modo, in funzione del valore della sua massa. Come vedete, a bassa massa, diciamo tra 50 e 150 GeV, il decadimento preferito è in una coppia di quark-antiquark b, mentre appena la massa diventa sufficiente, sopra i 150 GeV, il decadimento in coppie di bosoni W e Z diventa predominante. Per masse molto alte, appena l'energia è sufficiente, anche il decadimento in coppie di quark-antiquark t diventa possibile. Queste informazioni guidano le strategie di ricerca di ATLAS e CMS, che di fatto cercano di vedere qualche segno del passaggio del bosone di Higgs negli stessi canali di decadimento.
Per piccoli valori di massa del bosone di Higgs, tra i 110 e i 150 GeV, lo si cerca principalmente nel suo decadimento in due fotoni (\(H\to\gamma\gamma\)), nonostante la probabilità di questo decadimento sia veramente bassina (circa 2 volte ogni 1000 decadimenti): gli altri modi di decadimento (\(b\bar{b}\) e \(\tau^+\tau^-\)), sebbene molto più probabili, sono veramente difficili da vedere a LHC a causa dei grandissimi rumori di fondo. Sia ATLAS che CMS studiano questi modi, e ieri CMS ha presentato gli ultimi risultati anche su questi canali, ma di fatto la sensibilità ultima è completamente dominata dal modo \(H\to\gamma\gamma\), per cui vi parlerò solo di questo.
Nelle regioni di massa intermedia si usano i decadimenti in coppie di bosoni W o Z. Siccome a loro volta i bosoni W e Z hanno diversi modi di decadere, alla fine ci ritroviamo con diversi stati finali possibili, anch'essi con una sensibilità diversa a seconda della massa dell'Higgs: tra 110 e 140 GeV possiamo dire parecchio con il decadimento \(H\to WW\to l\nu l\nu\), dove la \(l\) sta per leptone, che può essere un elettrone o un muone; tra 200 e 600 GeV ci dice di più il decadimento \(H\to WW\to l\nu qq\), dove la coppia di quark da origine a due spray di adroni che chiamiamo jet; analogamente, sempre tra 200 e 600 GeV c'è parecchio da scoprire guardando i decadimenti \(H\to ZZ\to ll \nu\nu\) e \(H\to ZZ\to llqq\); il decadimento più sensibile per la scoperta resta però \(H\to ZZ\to llll\) (in varie combinazioni di leptoni: 4 elettroni, o 2 elettroni e 2 muoni, o 4 muoni), che può dire molto per masse del bosone di Higgs variabili su tutto il range tra i 110 e i 600 GeV.
Le ricerche fatte fino ad oggi hanno già escluso una buona porzione dei valori di masse possibili, per cui di fatto siamo rimasti con una zona piuttosto ristretta dove andare a cercare, o da escludere definitivamente. Se ricordate, la combinazione dei risultati di ATLAS e CMS presentati quest'estate ha già escluso la regione di massa tra 141 e 476 GeV, riducendo di fatto la zona interessane in cui andare a scavare tra i 115 GeV del limite superiore di LEP e 141 GeV. In questa finestra di bassa massa i canali di decadimento che possono dare informazioni veramente utili sono di fatto solo \(H\to\gamma\gamma\), \(H\to ZZ\to llll\) e \(H\to WW\to l\nu l\nu\), che sono quelli che ATLAS ha presentato ieri, e che dominano anche i risultati di CMS.
Nel caso della ricerca di \(H\to\gamma\gamma\), il segnale è rappresentato dall'apparizione di due fotoni nei rivelatori, le cui energie e posizioni siano compatibili con il decadimento di una particella. La collisioni di due protoni però genera a sua volta un mucchio di coppie di fotoni, che rappresentano il rumore di fondo. Siccome in questo caso i fotoni non sono prodotti dal decadimento di una particella, se calcolo a partire dalle loro energie e posizioni la massa della particella dal cui decadimento sarebbero originati, non ottengo un valore univoco, ma uno spettro continuo di valori. Con i fotoni che proverrebbero dal decadimento del bosone di Higgs dovrei invece vedere un accumulo di eventi per un valore di massa definito. La massa invariante delle coppie di fotoni osservate è in questo caso la lampadina che mi segnalerebbe l'apparire del bosone di Higgs, e siccome ho un continuo di lampadine dove invece il bosone non si manifesta (il continuo di massa dovuto alle coppie di fotoni generate direttamente nello scontro tra i protoni), posso usarlo per valutare il rumore di fondo. Ecco il risultato di ATLAS (o meglio, una parte):
e l'equivalente per CMS:
Nel caso di ATLAS potete vedere, persino a occhio nudo, un certo eccesso in corrispondenza di 126 GeV. Nel caso di CMS le cose sono meno chiare, c'è forse un eccesso più debole intorno a 124 GeV, e forse un'altro intorno a 135 GeV. Usando le tecniche statistiche di cui abbiamo discusso nei giorni scorsi, questi eccessi possono essere quantificati: localmente ATLAS vede nel canale \(H\to\gamma\gamma\) un eccesso di 2.8 sigma, che però scende a 1.5 sigma se si tiene in conto il Look Elsewhere Effect (LEE). CMS vede un eccesso locale di 2.3 sigma a 124 GeV, la cui significatività scende a 0.8 sigma se si tiene conto del LEE.
Per il canale \(H\to ZZ\to llll\) la situazione è simile: anche qui posso usare le energie e le posizioni dei 4 leptoni (\(eeee\), \(ee\mu\mu\) o \(\mu\mu\mu\mu\)) per ricostruire quale sarebbe la massa della particella originale da cui i leptoni proverrebbero se fossero i suoi prodotti di decadimento. Qui le cose con il rumore di fondo sono un dito più complesse, perché si tratta sia per il segnale che per il fondo di eventi molto rari, e per la misura del livello di fondo ci si deve spesso affidare a un'estrapolazione dai dati più complessa. Ecco cosa vede ATLAS:
e quello che vede CMS:
ATLAS ha un'accumulazione di 3 eventi intorno a 125 GeV, in un posto in cui se ne aspetterebbe praticamente solo 1 dovuto al rumore di fondo. La situazione in CMS è più confusa: globalmente anche CMS ha un eccesso di eventi rispetto al totale atteso, ma meno localizzato che quello di ATLAS, con eccessi sia poco sotto i 120 GeV che intorno a 126 GeV. Vi prego poi di notare che ATLAS ha anche un eccesso di eventi intorno a 240 GeV, più o meno altrettanto significativo che quello a 125 GeV, mentre CMS non vede nulla di simile in quella zona. Questo è un classico esempio del motivo per cui bisogna essere cauti in questo tipo di ricerche: forse che ATLAS sta vedendo due bosoni di Higgs, uno a 125GeV e uno a 240 GeV? O sono entrambe fluttuazioni? E CMS?
Finalmente, il canale \(H\to WW\to l\nu l\nu\). Se possibile, qui le cose sono ancora più complicate: siccome nello stato finale ci sono dei neutrini, che di fatto ATLAS e CMS non vedono, il giochino di ricostruire la massa della particella da cui gli oggetti finali verrebbero partendo dalle loro energie e posizioni non è più possibile, e dunque la ricerca si fa meno precisa. Posso sempre costruire delle variabili analoghe, ma la capacità di dire qualcosa di preciso rispetto a una massa precisa sarà comunque inferiore. In questo canale sia ATLAS che CMS vedono un accesso globale, che potenzialmente rinforza l'ipotesi di un possibile fenomeno a bassa massa, ma non aiuta a chiarire per quale valore di massa possa stare spuntando fuori qualcosa.
Se si mettono insieme tutti i risultati, ovvero i 3 canali che ho discusso per ATLAS, e questi 3 più tutti gli altri per CMS, si ottengono questi risultati globali:
ATLAS è oggi in grado di escludere tutto il range di bassa massa possibile per il bosone di Higgs tranne l'intervallo tra 115 e 131 GeV, mentre l'eccesso a 240 GeV impedisce un'esclusione completa della regione delle masse intermedie. CMS ottiene nella regione a bassa massa un'esclusione analoga, che lascia libero l'intervallo tra il limite di LEP e 127 GeV. ATLAS vede un eccesso apparentante coerente intorno a 126 GeV che, combinando tutti i canali, ha una significanza statistica locale di 3.6 sigma, da ridimensionare a 2.5 sigma tenendo in conto il LEE. CMS ha di fatto due eccessi con significanze simili, uno intorno a 120 e l'altro intorno a 124 GeV, non necessariamente coerenti tra di loro (sopratutto tenendo conto dell'ottima risoluzione del calorimetro di CMS che viene usato per misurare tanto i fotoni che gli elettroni). Globalmente questo fa sì che CMS abbia un eccesso sparpagliato su tutta la regione di bassa massa, globalmente non più significativo di 1.9 sigma.
Che cosa possiamo concludere da questo quadro? È molto difficile dirlo. Come diceva ieri pomeriggio Fabiola Gianotti alla fine della presentazione di ATLAS, sarebbe molto bello da parte del bosone di Higgs aver scelto di esistere tra 115 e 130 GeV: in queste regioni abbiamo mezzi e capacità per stanarlo, e forse qualche primo indizio della sua presenza. Ma tentare di far dire ai dati di più di quello che possano dire, che mi è sembrato un po' quello che Guido Tonelli abbia tentato di fare alla fine della sua presentazione, tirando un po' troppo per i capelli una coerenza tra i risultati di CMS che non è necessariamente presente, è certamente eccessivo. Gli eccessi osservati sono intriganti, ma tutti ancora troppo limitati per poter escludere che siano delle fluttuazioni del rumore di fondo. Il fatto poi che, oltre agli eccessi "gradevoli", ce ne siano altri meno "apprezzati" (pensate all'eccesso a 240 GeV nel canale a 4 leptoni di ATLAS, ma anche al doppio eccesso di CMS) dovrebbe ricordare a tutti che la Natura è spesso infida, che la statistica è una bestia difficile da domare, e che solo più dati potranno chiarire uno scenario che resta intrigante e eccitante, ma troppo vago per potersi permettere di più.
E che sia chiaro, prima che me lo chiediate: io spero che il bosone di Higgs esista, e che abbia una massa di 125 GeV, e che, magari già per l'estate 2012, siamo in grado di poterne annunciarne la scoperta, grazie ai nuovi dati, ad analisi migliorate di quelli presi nel 2011, e della combinazione delle analisi di ATLAS e CMS. Ma tra quello che nutre le mie speranze (e quelle di molti), e quello che si può veramente affermare oggi con i risultati che abbiamo, c'è veramente una bella differenza.
Per curiosità, ma i dati di ATLAS e CMS non posso essere combinati insieme per aumentare la statistica?
@Luca: in teoria si, ma ovviamente per farlo per bene bisogna essere sicuri di trattare in modo opportuno gli errori che sono potenzialmente correlati (cosa che la combinazione di Gibbs non fa). Da quello che ne so, questo non avverrà prima che i risultati dei singoli esperimenti non verranno pubblicati, ovvero a fine Gennaio/inizio Febbraio. Tra qui e allora molte cose potrebbero ancora migliorare (le analisi presentate, e quelle che ancora devono essere messe a giorno da parte di ATLAS).
Dato che LHCb è ottimizzato per studiare i quark b, non avrebbe dovuto vedere qualcosa nel canale b-antib?
@Claudio: purtroppo no, perché l'accettanza di LHCb (ovvero la copertura spaziale) non è completa, e perché la sua capacità di misurare jet che vengono da quark b non è buonissima. LHCb studia principalmente decadimenti di mesoni che contengono un quark b (ovvero status legati), e non jet di adroni che vengono dai quark b (che sono quelli rilevanti per la ricerca dell'Higgs).
Nel grafico combinato di CMS si nota che su tutti i canali le misure procedono grossomodo in parallelo 1.5 sigma sopra i valori attesi per il MS. E' normale o può essere la spia di errori sistematici?
Luca- se interessa c'è questa pagina di P Gibbs:
http://blog.vixra.org/2011/12/13/the-higgs-boson-live-from-cern/
dove i risultati Atlas e CMS (e anche di vecchi esperimenti) sono combinati insieme. Si tratta solo di semplici stime non ufficiali basate sui risultati presentati ieri, non di una rigorosa analisi combinata.
Bel post! Mi ha dato buoni elementi per comprendere meglio le presentazioni di ieri. E per l'estate 2012... incrociamo le dita.
Grazie Marco finalmente qualcuno che spiega in modo corretto e comprensibile per tutti i risultati di una ricerca, speriamo che quando ripartirà LHC sia possibile capire ancora meglio ciò che accade aldilà della probabilità di un evento.
Marco secondo te è possibile che, anche con una quantità maggiore di dati, possano coesistere i due eccessi (quelli intorno a 125 gev e quelli intorno a 240 gev)?
@Giovanni: due eccessi così lontani potrebbero coesistere solo ammettendo che esistano due bosoni di Higgs (o particelle simili) neutri. Cosa non impossibile, le versioni standard delle teorie SUSY li prevedono tra gli altri, ma il fatto che CMS non veda nulla a 240 GeV e escluda chiaramente quella regione mi sembra punti chiaramente verso l'ipotesi della fluttuazione.
Caro Marco,
complimenti per l'articolo chiaro, completo ed onesto. Nettamente migliore di quelli apparsi su molti altri blog di fisica piu` conosciuti.
@Marco: ti segnalo alcuni erroretti di battitura 🙂
"circa 2 vollte"
"CMS ha ha bassa massa"
Hai dimenticato qualche $ nel paragrafo sul canale H > ZZ > llll.
Complimenti per la tua solita impeccabile sobrietà (di questi tempi l'aggettivo è anche di moda), è difficile restare calmi quando tutto intorno è delirio.
@Fabiano: grazie, corretti (e grazie anche a quelli che mi mandano le correzioni per email: ho un sacco di editor, che bello!).
Sicuramente adesso è un po' più chiaro cosa hanno fatto i due esperimenti e quali sono le conclusioni vere (non quelle scritte sui giornali). Grazie ancora a Marco per il gran lavoro. 🙂
Ciao Marco,
da buon macchinista mi viene spontanea una domanda. Per avere un quadro più preciso dei risultati accumulati fin qui sarebbe più utile aumentare l'energia o aumentare la luminosità (ma con più pile-up?)? o al limite entrambi?
Forse (e dico forse) dal lato macchina sarebbe più facile aumentare l'energia piuttosto che la luminosità (magneti permettendo ;-)) .
Infine un'ultima domanda alquanto stupida (sorry). Se cambia il setting della macchina, anche la calibrazione dei detector deve essere cambiata? e se si come si comparano i risultati ottenuti da due setting diversi della macchina?
Grazie e a presto, ciao!
@Antonio: salire in energia aiuterebbe, perché proporzionalmente cresce di più la sezione d'urto di produzione dell'Higgs che quelle dei fondi. Ma nel 2012 oltre 8 TeV non si andrà, stanne certo. In questo caso, la sola altra soluzione è aumentare la statistica: il modo con cui la macchina lo farà è girare con bunch più cicciottelli, cosa che aumenta il pileup. In questo senso i rivelatori non avranno tecnicamente bisogno di essere ricalibrati, ma certamente di imparare a riconoscere gli oggetti interessanti (elettroni, fotoni) dal fondo in un ambiente molto più "rumoroso".
Ciao Marco,
il Bosone di Higgs è stato teorizzato parecchi anni fa e finalmente sembra che si stia facendo vedere. Uso la parola "sembra" perchè tu stesso hai sempre detto che si tratta di un eccesso e che la sigma non è sufficiente per parlare di scoperta. Addirittura alla fine del talk di CMS se non sbaglio si è parlato di un eccesso compatibile con una fluttuazione statistica.
Mi chiedo: perchè non aspettare altri 6 mesi ed alla fine fare un seminario in cui presentare dei risultati più solidi quindi una scoperta? Dopo tanti anni di attesa qual'è il motivo di questo seminario? Visto che l'agreement come ha detto Fabiola è di presentare i risultati insieme a CMS perchè non attendere che dei possibili segnali di Higgs sparpagliati su tutta la zona a bassa energia fossero analizzata con una maggiore statistica? Non ti sembrava una scelta accettabile? Non sono un fisico e non entro ulteriormente nel merito dei contenuti.
@Claudio: sono domande che ci siamo posti in molti anche qui. In realtà speravamo di poter come minimo presentare le analisi "raffinate" alle prime conferenze invernali (la scadenza tipica è Moriond 2012, che si tiene a La Thuile in Val D'Aosta a inizio Marzo). Dietro al seminario ci sono certamente pressioni importanti da parte del management del CERN (che in questi giorni aveva una riunione del Council, ovvero del consiglio di amministrazione del CERN, e ci teneva a mostrare gli avanzamenti a chi di fatto paga le fatture), dall'altra probabilmente anche una certa mania di protagonismo di alcuni personaggi del management degli esperimenti, magari con mandato in scadenza (e non mi fate dire di più).
Un piccolo appunto che magari puoi far giungere ai "capi" degli esperimenti da parte di un certo numero di PhD sparsi per il mondo e non tutti facenti parte di ATLAS o CMS: basta usare sto Comic Sans per le presentazioni! (e lo dico scherzando, ma neanche tanto :P).
Seriamente: la qualita' delle slides presentate ieri in certi casi era abbastanza orripilante (dal punto di vista "colori-quantita' di testo-plot", tanto per dire), soprattutto pensando alla testa che fanno a noi PhD sulle nostre slide quando presentiamo. Non riesco a credere che in una collaborazione cosi' grossa nessuno si sia preso la briga di fare un po' di editing.
E, se a qualcuno il commento puo' apparire non pertinente, rispondo solo che non conta solo cio' che si presenta, ma in questi casi (o anche nel caso del seminario di Opera, per dire) conta anche COME lo si presenta.
Per il resto, io che non sono fisico delle particelle punto tutto sulla non esistenza del Bosone 😛
ciau
Francesco
Rubbia ha vinto il Nobel per aver trovato i bosoni W Z, non è che Tonelli punta allo stesso riconoscimento?
La relazione di CMS non mi è sembrata altrettanto solida e coerente di quella di ATLAS, mi è sembrato che volessero fare i primi della classe mettendoci dentro tanta roba (analisi su 5 canali), senza trarne delle conclusioni.
2.5 sigma è effettivamente troppo poco per dire qualcosa, mi preoccupa un po' la zona di esclusione di CMS a 127 GeV, un po' troppo vicina a 126 GeV
@ClaudioE: occhio che Rubbia non ha vinto il Nobel per la scoperta del W e della Z, ma piuttosto "for their decisive contributions to the large project, which led to the discovery of the field particles W and Z, communicators of weak interaction". Il premio non poteva andare agli spokesperson dell collaboration UA1 e UA2, sarebbe stato molto ingiusto nei confronti di tutti gli altri fisici degli esperimenti, e infatti è stato (formalmente) attribuito per il contributo alla realizzazione dell'acceleratore SppS. Per la stessa ragione, anche se ci fosse (sarà) una scoperta, il premio non andrà agli Spokesperson di ATLAS e CMS, chiunque essi siano, e in questo caso puoi stare sicuro che non ci sarà nemmeno la scappatoia dei contributi alla costruzione di LHC! Detto questo, penso che tu abbia ragione, anch'io ho letto una smania di protagonismo non certo giustificata, e a tratti persino imbarazzante.
Ma una domanda al volo (non ho tempo al momento di leggere tutto l'articolo, che farò quanto prima), ma i "famosissimi" 14 gev (o tev?, non mi ricordo) insomma quel che era inizialmente il massimo ( quando mi sono collegato la prima volta si parlava della formazione di buchi neri dopo la prima accensione :D) che si può arrivare con l'energia immessa, che fine ha fatto? Non è più necessario farlo andare a tutta birra per scoprire i puzzoni? O si è arrivati già a quei numeri e non me ne sono accorto?
@May_My: l'energia nel centri di massa nominale di LHC resta 14 TeV, ma dopo l'incidente del 2008 sappiamo che serviranno modifiche importanti ai magneti per raggiungerla in sicurezza. Nel 2013 LHC si ferma per un anno proprio per permettere di farle. Per il bosone di Higgs potremmo farcela anche a 7 o 8 TeV, ma più dati di quanti ne servirebbero a 14 TeV.
A GM: conosci blog di fisica, in particolare di fisica delle alte energie, più noti di Borborigmi (almeno restando all'Italia)?
Sarei curioso di conoscerli.
Per il resto direi che il commento di Marco riguardo la cautela sui risultati è in linea con quello che penso io stesso, da semplice teorico, o con quello che mi ha scritto un amico che ha lavorato in ATLAS e che mi ha inviato ieri (l'ho pubblicato sul blog in inglese, vedremo se ne faccio traduzione in italiano...)
Su manie di protagonismo e can can mediatico non aggiungo altro, perché ho avuto un assaggio un paio di anni fa durante una conferenza su divulgazione e didattica della fisica...
Mi sorgono spontanee 2 osservazioni sugli ultimi grafici riepilogativi :
1) CMS viaggia quasi sempre sopra ai dati attesi, c'e qualche motivo sottostante ?
Comunque, l'andamento segue abbastanza bene quello dei dati attesi, anche se spostato all' insu.
2) Atlas ondeggia decisamente da sotto a sopra i dati attesi, e non di poco... a parte il picco del possibile Higgs all'insu, ce n'e' anche uno negativo sui 112-113, che mi sembra significativo... Cosa potrebbe indicare ?
Tra tutti e 2 mi sembra comunque che il rumore di fondo la faccia ancora da padrone.
Max
@Max: al volo:
1) la continuità dell'eccesso di CMS è in parte dovuta ai due eccessi a 119 e 124 GeV nel canale a 4 leptoni, che "allargano" l'eccesso combinato.
2) un movimento negativo della curva misurata corrisponde sempre a una fluttuazione negativa del fondo, che di fatto permette in modo "fortunato" di escludere prima del previsto una zona di massa.
@Marco: Non vorrei sembrare ingrato a tutti fisici che stanno compiendo numerosi sforzi per isolare la particella ma mi chiedevo veramente quanti dati effettivamente nuovi ed eclatanti ci fossero questa volta (e tutto sommato vedo più o meno gli stessi risultati mostrati nell'ultimo proclama di questa estate, cioè inconcludenti nell'evidenza statistica) e quanto fosse invece marketing utile a mantenere alto l'interesse per confermare il funding di LHC. Credo infatti, in aggiunta a quello che dicevi/non dicevi, che la crisi economica europea stia avendo ricadute visibili anche nella ricerca, con prospettive di tagli agli investimenti, cosa che il management del CERN vorrà ovviamente scongiurare. Senza contare che più volte si grida "al lupo" e meno si diventa credibili all'opinione pubblica (qualcuno si e' accorto che i media -benché presenti anche a questo ultimo evento - sono progressivamente più annoiati dai risultati "intermedi" di LHC?). Invece di correre dietro a inutili e dannosi sensazionalismi mediatici (senza offesa, i fisici non sono molto bravi a fare questo) occorrerebbe una maggiore pacatezza sui risultati con i dovuti tempi e ricordare più spesso al pubblico che LHC non e' solo la macchina più complessa ma soprattutto il progetto internazionale più ambizioso per la ricerca scientifica mondiale, esperimento sicuramente concepito per innumerevoli altri obiettivi oltre "la particella di Dio". Per questo giova ricordare piu' spesso, come riassumeva giustamente Marco Delmastro, che "la ricerca serve per capire". Se non hai mani e piedi legati, mi piacerebbe avere un tuo sincero commento in merito, utile a comprendere la forma mentis di chi fa ricerca di questi tempi.
A me non sembra che siano mancati i risultati all'LHC, non dimentichiamoci che sono riusciti anche a isolare l'antimateria poi la corsa dei neutrini verso il gran sasso e adesso questo segnale che ci annuncia quanto meno l'esistenza di una nuova particella mai vista fino ad oggi, e questo tutto in un anno. Beh io credo che i soldi spesi in questa ricerca non sono stati spesi male, anzi è la prima volta che vedo dei risultati validi da un investimento di questa importanza, in passato sparivano i denari e dei risultati non ne avevamo traccia.
A me dispiace solamente che oggi purtroppo la stampa piu che a riportare le notizie nei modi e nei metodi dovuti, ingrandisce solo quello che gli interessa per fare lo scoop e non per informare la gente di quello che accade in realtà, quindi spero che Marco continui con questo blog a tenerci informati, magari se possibile tenendo presente che fra chi legge non ci sono solo scienziati, ma anche persone semplici curiose di comprendere e capire quello che stanno facendo.
@Asmaro: non hai letto bene il mio post. Non ho criticato i risultati complessivi di LHC ma il tempismo di questo ultimo seminario, ricordando che gli ultimi rilievi non si sono discostati sostanzialmente da quelli di qualche mese fa, mantenendosi comunque al di sotto dei 3 sigma, quindi annunciando quella che non e' quasi nemmeno una "evidenza sperimentale" ma indicando piu' presumibilmente un'opportuna motivazione economica alla base. Inoltre, ho affermato che i media stanno semmai sottovalutando queste comunicazioni "intermedie". Il valore di questo blog sta appunto - a mio avviso - nel dare una migliore, piu' obiettiva e piu' puntuale informazione, stimolando la discussione tra gli interessati, a qualunque livello essi siano.
@Francesco sorvolando sul Comic Sans che è da primo anno di dottorato, sulle slides sono d'accordissimo con te e vedendo il talk pensavo la stessa cosa (anche perché per il resto capivo quasi nulla), ma questo in realtà l'avevo notato già da un po'. Io devo sempre curarmi di uniformare lo stile delle slides, stare attento ai margini, all'impatto grafico, ai colori etc. e invece vedo che i "senior" tendono sempre a fare presentazioni molto raffazionate. L'ultima presentazione che ho dato l'ho fatta volutamente in stile 'raffazzonato' (cioè priva di stile) volutamente per darmi un tono 🙂
Alberto vedo che sei una persona che da pane al pane e vino al vino 🙂 la mia non era una critica, ieri anche io ho scritto una cosa sul lato economico simile a te, ora non voglio entrare su questioni finanziarie non è questo il luogo, ma visto che la maggior parte dei finanziamenti riguardo all'LHC sono stati fatti PURTROPPO dalle banche io spero solo che si possa arrivare a raggiungere gli obbiettivi che il cern si è proposto, non aggiungo altro su questo aspetto anche se di cose da dire ce ne sarebbero una marea.
Ciao
@Asmaro: i risultati sull'antimateria e sui neutrini superluminali non hanno a che vedere con LHC (cioè non sono risultati di LHC. Il Cern non è solo LHC). E' vero che LHC ha prodotto e sta producendo tanti risultati che sono generalmente trascurati dalla stampa, sebbene interessantissimi per la comunità scientifica. Nel caso specifico di oggi (sulla ricerca dell'Higgs) però non possiamo rimproverare davvero nulla al giornalismo scientifico: sono state le due collaborazioni stesse a indirre una conferenza stampa per i media; nonostante la cautela usata dagli speakers, sapevano benissimo a quello che andavano incontro, data la potenziale dei loro risultati preliminari. Non c'è nemmeno il giornalismo, a dirla tutta; sono sicuro che tra qualche giorno assisteremo, su arXiv, ad un'invasione di articoli di fenomenologia su un "ipotetico" Higgs di massa 125 GeV.
Caro Marco,
a proposito dell'isteria collettiva, tre cose sono sempre puntuali: la Morte, le Tasse (ma di questi tempi e` meglio non scherzarci troppo su), e le Cavolate di Zichichi sul Giornale. Indovina quale e` arrivata?
Non per fare il miscredente, ma per fare l'avvocato del diavolo, mi pare che la cosa che eccita di piu` gli "esperti" siano 3 (tre) eventi visti da Atlas in uno dei canali di decadimento. Per il momento questo sembra un po' un deja vu; quando si chiuse il Lep, Aleph aveva 3 eventi "pulitissimi e chiarissimi" che indicavano un Higgs a ~114.5 Gev, e L3, sia pure con sforzi sovrumani, riusci` a partorirne uno anche lei. Come poi ando` a finire, tutti lo sanno. Cosa succederebbe adess se uno dei tre eventi venisse poi scartato dopo analisi piu` approfondite? Comunque, nonostante la cautela giustamente espressa per una volta dal Direttore Generale, la stampa di tutto il mondo ha gia` emesso il verdetto, e lo Higgs e` gia` stato ufficialmente trovato. A questo punto potreste anche chiudere tutto, e godervi il meritato riposo per il resto dei vostri giorni!
@Marco : e come fate a dire che la fluttuazione negativa è dovuta al fondo e non a qualche cosa che sfugge ? La statistica è sempre statistica anche in zona negativa !
@Max: la risposta complicata è che sai come si comporterebbe la distribuzione della somma di fondo e segnale e di solo fondo, e una misura del genere è decisamente molto più compatibile con il solo fondo. La risposta semplice è che il fondo è in media molto più grande del segnale, e dunque una fluttuazione negativa del livello atteso del segnale (che può essere al massimo... zero! Ma non negativo!) non può darti un livello del fondo inferiore alla suo valore medio.
Grazie, Marco 🙂
Anche se la cosa mi sfugge sempre.... Se il fondo è atteso con un suo valore medio e una sua deviazione, trascurando l'effetto dell' Higgs che dovrebbe essere in ogni caso positivo e non negativo, come mai il fondo scende SOTTO al suo valore della fascia minima attesa ?
Non vuol dire che ci sono meno eventi di fondo di quelli attesi, considerando anche le variazioni statistiche ?
@Max: quei plot non mostrano il livello medio del fondo, ma quale tasso di produzione del bosone di Higgs sei in grado di escludere, in unità del tasso predetto dal MS. Se la tua curva scende sotto 1, hai escluso il tasso di produzione del MS (ovvero, o il bosone non c'è, o viene prodotto a ritmi diversi da quelli del MS).
@Marco - certo che sti plots sono dannatamente difficili da capire... non potete usare delle quantità più comprensibili o di più immediata lettura??
Che so, qualcosa tipo: Prob(Higgs esiste) vs Mass 🙂
Complimenti per l'esposizione dei dati.
Personalmente il presunto modo di "far capolino" dal rumoree di fondo del "ricercato" mi fa pensare a un solitone topologico nel campo di massa/energia di cui fa parte...Ovvero un "quasi bosone".
Chissa' se De Broglie approverebbe ;=)
Ciao.
@Marius (o forse è Stefano Gusman che scrive?): abbiamo già avuto modo di litigare a proposito delle sue teorie farlocche in occasione di un Carnevale della Fisica di tempo fa, ricorda? Non venga a ripropormi le sue supercazzole sperando che me ne sia dimenticato! E guardi, le rispondo veramente solo per mettere in guardia i miei lettori che cose come "solitone topologico nel campo di massa/energia di cui fa parte" e "quasi bosone" sono veramente solo una bla bla pseudoscientifico inconsistente propagandato come scienza. Plonk.
Secondo me invece del Bosone di Higgs è il Puzzone di Pigs che si è sentito chiamato in causa ! 🙂
@Claudio e Marco
precisazioni sulle ricerche dell'Higgs a LHCb con b-bbar
Si parla sempre di produzione associata con W/Z (in cui i W/Z si identificano dei canali leptonici) e LHCb hai un'accettanza di ~30%.
LHCb ha un rivelatore di vertice molto preciso quindi l'individuazione di vertici secondari (fondamentale per fare fisica del b) permette di riconoscere i quark b. Sono stati sviluppati algoritmi molto efficienti che riconoscono i double-displaced vertex che sono caratteristici di questo canale di ricerca. Tuttavia i calorimetri non sono adatti alla misura dei jet come in ATLAS e CMS. Ma il problema più' grosso e' che non si e' in grado di sopprimere adeguatamente il fondo dei t-tbar che possono produrre due b-jet e un leptone nell'accettanza e il resto dell'evento viene perso producenti esattamente la stessa segnatura (e non avere a disposizione la missing energy non aiuta altrettanto). Si paventava l'idea di aggiungere dei detector centrali aggiuntivi (per motivi che non ricordo) che avrebbero aiutato questa analisi.
Piuttosto sapevo di ricerche di Higgs in tau tau: sfrutta l'ottimo vertexing e soprattutto il particle identification per identificare i \pi dei decadimenti adronici del tau.
In alcune regione di spazio dei parametri di modelli SUSY era anche competitivo con ATLAS e CMS per Higgs SUSY in taus
ciao
delo
Avrei una domanda: quei puntini rappresentano ciscuno il numero di eventi per quel determinato valore della massa, giusto? Quanti eventi ci sono stati in tutto?(mi basta l'ordine di grandezza 😀 ). Perchè i puntini sono discreti? Mi aspettavo una linea continua, non un punto a 120 e il successivo a 130. Infine: sull'ascissa dei grafici è riportata la massa. Sì, ma di che cosa se il bosone ha massa(dovrebbe avere) una massa ben precisa? E' per caso l'energia della collisione dei protoni? E ..ti prego, perdona eventuali supercazzole. 😉
@Bigalfry: nel caso del canale \(H\to ZZ\to llll\) quello che conti sono il numero di eventi con 4 leptoni (che tu possa credere che siano leptoni per davvero, ovvero che passano una serie di selezioni di qualità), e li piazzi in un istogramma a seconda del valore della massa invariante che puoi ricostruire dalle loro proprietà cinematiche. La larghezza dei bin dell'istogramma riflette la risoluzione del tuo rivelatore rispetto a questa quantità, e di fatto quanto bene sai misurare l'energia di elettroni e muoni. Giocoforza l'istogramma ha un binning discreto, e il numero di conteggi per bin è ovviamente un numero intero. Detto questo, per istogrammi ben popolati (per esempio nel caso dell' \(H\to\gamma\gamma\)) ci sono procedure di regressione che ti permettono di ottenere valori medi diversi e più precisi del binning dell'istogramma.
Sinceramente in vita mia ne ho sentite tante di definizioni strane ma "SOLITONE TOPOLOGICO" le batte tutte, cioè che vor dì? forse è un topo biologico che sta da solo? giuro che questa me la scrivo è troppoooo forte hahahahahahahaha:)
E adesso che il Giornale Di Sicilia dice che il bosone di Higgs si trova anche nella Cassata Siciliana posso andare a fare il pasticcere invece del fisico!
Marco, come no...Certo che ricordo la nostra simpatica "scaramuccia"...:-)
Infatti da allora sono un assiduo lettore di Borborigmi.
Pero' pensavo fosse acqua passata...Vabbe' pazienza.
Per Asmaro : ecco uno o piu' solitoni topologici
http://users.utu.fi/hietarin/dromions/index.html
Ciao
Marius conosco una solitona topAlogica che è meglio de sta roba 🙂
se vuoi un suggerimento trovane una pure tu hehehehehe
Non è che i fisici oltre ad essere "burloni" sono anche "carognoni" 😐 Mi sono permesso di fare una ricerca che qui allego: http://it.wikipedia.org/wiki/Solitone e http://it.wikipedia.org/wiki/Spazio_topologico (per inciso ho capito poco!) ma ancora meno capisco voi: salvo del pregresso che non conosco...
Vado sempre al volo (quanto prima mi devo leggere l'articolo che devo fare a saldi invariati, come dicono i politici, cioè non facendo mancare nemmeno uno dei pochi neuroni che mi sono rimasti), per dire una cosa semi-seria: sono innamorato della puzzona di Piggs. Altro che evento raro, me la sogno anche la notte 🙂
L'invenzione letterale di Marco è stata (almeno dal mio punto di vista di folle innamorato) una idea geniale. Quando sento parlare di bosone, mi rattristo... quando invece sento parlare di puzzoni ritorno alla felicità. 🙂
Qualcuno sa dirmi come mai nell'ultimo quadro, oltre i 135 Gev, i valori misurati sono costantemente sopra i valori attesi di quasi 2 sigma? Se ho capito bene il valore misurato può avere delle fluttuazioni ma mediamente dovrebbe avvicinarsi a quello atteso, non è strano che sia costantemente più alto?
@Andrea: in quella regione di massa domina l'analisi nel canale WW, la cui risoluzione in massa è molto povera: se c'è un eccesso a bassa massa avrebbe un effetto anche a masse maggiori. Oppure potrebbe esserci un problema nella misura dei fondi 😉
@Andrea: se non ho capito male la spiegazione dovresti trovarla guardando due quadri sopra, il grafico di CMS sul canale H > ZZ > llll, e probabilmente anche altri simili su altri canali. Spesso si è riscontrato un evento dove ne era atteso meno che mezzo e questo ha alzato un pò la curva finale.
Grazie ad entrambi.
Marco@ dice: "Se ricordate, la combinazione dei risultati di ATLAS e CMS presentati quest'estate ha già escluso la regione di massa tra 141 e 476 GeV, riducendo di fatto la zona interessane in cui andare a scavare tra i 115 GeV del limite superiore di LEP e 141 GeV. "
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Nella lettura di questo articolo sono arrivato qui. Non vado avanti per il momento, ho da fare una domanda su questo. Io sapevo che il "puzzone", se c'è, dovrebbe avere una massa superiore a 120 volte quella del protone (ho detto qualcosa di sbagliato?). La domanda è: la zona tra i 115 GeV e 141 a quale massa del protone corrisponde?
@My_may
La massa a riposo del protone è approssimativamente 1 GeV (0.938 GeV se vogliamo fare i pignoli). Detto questo, la conversione tra GeV e "unità di masse protoniche" (:-D) è immediata.
@Fabio cioè può essere che il puzzone abbia una massa minore di 120 la massa del protone? Io sapevo che secondo i teorici del modello standard la massa deve essere superiore a 120 masse protoniche, ovvero (se calcolo bene :D) superiore ai 120 GeV. Non capisco quindi quel "115".
@My_may
I teorici del Modello Pandal non predicono la massa del puzzone (altrimenti che gusto ci sarebbe nel cercarlo?Basterebbe guardare lì dove dicono loro 😀 )
Quello che si fa è verificarne sperimentalmente la presenza/assenza in tutte le zone di massa accessibili.
I 115 GeV a cui ti riferisci rappresentano il limite inferiore che era stato messo da un esperimento precedente (LEP) e il "120" è la trasposizione approssimata, in un'unità di misura forse più familiare, di quel numerello lì.
Mi mancava anche il Modello Pandal 😀
A proposito di "puzzoni", mi veniva un'analogia con quel che non dice il modello Pandal. Sarebbe come andare in una discarica e controllare se esista una puzza diversa da quella che si può sentire in una discarica 😀
continuerò la lettura 🙂
@Fabio e @My_May: certe volte bisogna fare i pignoli 🙂 0,938 GeV x 120 = 112,56
Ciao, complimenti per il blog.
Una domanda: la "scoperta" la si considera acquisita a 5 sigma, giusto? Questo valore deve tener conto del "look elsewhere effect"? Se si perche' si esprime sempre (anche qui) anche il valore al lordo dell' effetto? Che valore ha?
Ah scusa ho visto adesso che hai gia risposto alla mia domanda in un altro post, me lo vado a leggere.
c'è il bosone il buzzone e il busone 😀 si si sul lavoro ho sentito parlare anche di quello... inutile dire che quando lo ho sentito nominare sono esploso a ridere, dalle nostre parti il busone ha un ben determinato significato!
nel bene e nel male la notizia riscuote interesse tra le gente. Tra me e me penso che sia meglio sentir parlare impropriamente di busoni che di particelle di dio
Marco, continua nella tua umile e inesorabile opera di divulgazione
ma nel 2012 si dira' che i dati sono ancora insoddisfacenti e si dovranno aspettare quelli del 2013, e poi avanti cosi' fino a che c'e' chi continua ad elargire i fondi, o ci sono concrete speranze che siano dati definitivi?
@Alessandro: per quello che riguarda il bosone di Higgs come lo predice il Modello Standard, il 10-20 femtobarn inversi che sia ATLAS che CMS dovrebbero raccogliere nel 2012 saranno sufficiente a chiudere il discorso in un senso o nell'altro. Se poi la Natura ha scelto un meccanismo diverso per rompere la simmetria elettrodebole, la storia è diversa.
e se di Bosoni di Higgs ce ne fossero di 5 o 6 tipi?
@Asmaro: è assolutamente possibile. Nelle estensioni più semplici del MS, per esempio, è consueto che di bosoni di Higgs ce ne siano almeno 5, un passio neutri e 3 carichi. Almeno uno di quelli neutri potrebbe assomigliare al bosone solitario del Modello Standard "semplice". In effetti, se dovessimo vedere un segnale convincente a bassa massa, ci sarebbe comunque parecchio da fare ancora per vedere se si tratta proprio del MS, o già della manifestazione di qualcosa di più.
@asmaro , per il business della ricerca serebbe ancora meglio!
Alessandro a pensare male a volte ci si azzecca ma non mi sembra questo caso:)
Io ho fatto quella domanda perchè da profano di fisica delle particelle leggendo qua e la varie teorie la cosa che mi pare piu plausibile è che di Higgs ce ne sia piu di uno con massa anche superiori ai 125 GeV, e questo tipo di idea non mi sembra che possa essere esclusa dai dati fino ad ora esposti.
Marco solo una domanda e poi mi taccio definitivamente.
Ho letto che un bosone a 120 Gev prevede necessariamente le particelle SUSY per far funzionare il MS.
Non se ne dovrebbe, allora, aver rilevato qualche traccia durante i run di CMS e Atlas ?
Ciao.
@Marius: sappiamo fin troppo bene che un bosone di Higgs di bassa massa completa il Modello Standard nella sua versione più semplice, ma non ne risolve affatto i problemi intrinsechi a energie più alte. In più, lo stesso bosone di Higgs in questo scenario semplificato avrebbe dei problemi: la sua interazione con se stesso (si, avviene anche questo!) esplode nel modello standard generando infiniti che naturalmente non possono essere fisici. Ci sono diverse soluzioni a questo problema, una della quali è l'introduzione di una qualche forma di SuperSimmetria. In teoria, se reale, questa dovrebbe manifestarsi a energie intorno al TeV con l'apparizione di nuove particelle, ma ovviamente non esiste un solo tipo di SUSY, e in effetti alcune delle sue varianti (persino parecchie) sono state escluse dalle ricerche dirette di ATLAS e CMS. Che conclusione puoi trarne: in sostanza, che quelle particolari versioni di SUSY non erano una valida descrizione di come funziona il mondo. Magari tutte le possibili SUSY subiranno la stessa sorte (difficile perì che LHC possa veramente escluderle tutte), ma questo non toglie la necessità di una qualche forma di nuova fisica oltre il MS a energie superiori al TeV. Lettura consigliata: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/481024a.html.
Non vorrei dirlo, ma quell'articolo è a pagamento e io non ho una carta di credito a disposizione! 🙁
L'interazione dell'Higgs con se stesso (del quale naturalmente non sapevo e non so nulla) mi ha però IMMEDIATAMENTE fatto scintillare i neuroni collegati al termine Godel...... :-))
l'interazione con se stesso... non mi stupisce particolarmente... almeno se si comporta in modo analogo (mutando mutandis) al gluone, il quale è il portatore della carica forte ed inoltre ha esso stesso carica... (il che complica schifosamente i calcoli)
Circa l'articolo a pagamento, è la prova che quando ha scritto quella risposta era al CERN, lì avran sicuramente l'abbonamento...
-o connesso da casa via VPN ^_^
Un piccolo OT: ATLAS fatto di Lego! Lo mettiamo sotto l'albero?
http://wins.failblog.org/2011/12/20/epic-win-photos-lego-hadron-collider-win/
Buone feste!
Chiedo scusa.
Non ho capito nulla, dell'articolo e dei commenti, capisco quindi siano inappropriati i commenti che precedentemente ho fatto ed ai quali qualcuno ha avuto anche la bontà di rispondere.
Tolgo il disturbo.
Buone feste.
@Marco
Tanti auguri per un felice Natale ed un prospero anno nuovo a te e famiglia.
Buone feste.
Il girellone è fermo per la pausa natalizia, ma possiamo comunque aiutare la ricerca in LHC: http://lhcathome.web.cern.ch/LHCathome/
Si può partecipare sia al progetto SixTrack che a Test4Theory....
Ho letto tutto l'articolo. E' interessante la mia intuizione guardando il grafico (parlo di intuizione da profano). Mi sono chiesto, ma se il puzzone esiste, non dovrebbe essere "localizzato" in un certo punto preciso del grafico? Ecco che allora Marco (intuendo la mia intuizione da profano) dice: ATLAS vede un eccesso apparentante coerente intorno a 126 GeV[...]CMS ha di fatto due eccessi con significanze simili, uno intorno a 120 e l'altro intorno a 124 GeV
Il valore di 240 che vede ATLAS ma che non vede CSM scombina un po' i nostri piani, ma ecco che c'è un'altra intuizione questa volta di Asmaro: e se ce ne fosse più di uno?
Come direbbe Pirandello uno nessuno o centomila... non fa differenza?
Se uno volesse azzardare una conclusione (con i dati alla mano, e facendo una sintesi) ce ne sarebbe uno a 120, un altro a 124, un altro ancora a 126 e forse uno a 240. Ciò significa che sarebbe una famiglia numerosa e non sappiamo se ne nascerà qualcun'altra strada facendo. 😛
Il fatto però, significativo, è che sembra esserci qualcosa di strano tra i 120 e i 126. Quel che vorrei dire io è questo (è anche una specie di domanda): ammettendo anche che i dati in più che arriveranno continuino a mostrare picchi significativi tra i 120 e i 126, cosa potrebbe significare? Che esiste un solo puzzone ma sparpagliato tra i 120 e i 126 o è la dimostrazione che esistono più puzzoni?
La cosa che mi lascia perplesso è il fatto di non aver visto un segnale unico per esempio a 124 (unico nel senso che lo vedono entrambi gli esperimenti). Ammettiamo che il puzzone sia a 124, gli altri due sono fluttuazioni. Ma se ATLAS vede un segnale a 126 e non a 124, mi sembra strano che CSM veda il puzzone e ATLAS no. Cioè, a me sembra più logico propendere per la fluttuazione, oppure si potrebbe dire che sono tutti potenziali puzzoni però con una particolarità: qualche volta appaiono altre volte no, il che mi sembra la cosa peggiore che uno sperimentatore può vivere sulla pelle.
buone feste a tutti 🙂
Avrei voluto fare gli auguri al "puzzone" ma ancora non è certo ci sia:)
Però posso augurare un buon Natale e un felice anno nuovo a tutta la compagnia di questo Blog.
Con simpatia Asmaro.
Un piccolo OT:
Complimenti per le chi_b(3P)!!
Auguri a tutti quanti!!!
Auguri a tutti!
Sbrigatevi a trovare il puzzone, l'anno prossimo a quest'ora staremo nuotando in mezzo alle alluvioni o saltellando su colate di lava, per quest'anno alluvioni di prosecco e colate di cioccolato alla faccia dei maya.....auguroni a te e famiglia senza scordare oliver e tutti i tuoi seguaci . Ciao
E` la speranza piu` precisa che abbia mai visto.