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Study of the ElectroWeak Symmetry Breaking and the Higgs Sector with the ATLAS detector at the LHC

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Ulteriori studi sulle proprietà del bosone di Higgs

Un progetto finanziato dall’UE ha contribuito a ulteriori studi sperimentali sulle proprietà del bosone di Higgs nel tentativo di chiarire ulteriormente la natura della particella recentemente scoperta.

Ricerca di base

La spontanea rottura della simmetria elettrodebole, ossia il meccanismo di Higgs, è stata introdotta nel 1960 per completare la formulazione del modello standard della fisica delle particelle, spiegando come i bosoni W e Z ottengano la loro massa. Nella più semplice attuazione del meccanismo di Higgs, una conseguenza sperimentale diretta è data dal bosone di Higgs. Nel modello standard, le masse dei fermioni vengono generate tramite gli accoppiamenti di Yukawa all’interno del campo di Higgs. Il progetto EWSB, finanziato dall’UE, ha contribuito a studi più dettagliati delle proprietà relative al bosone di Higgs. I ricercatori hanno analizzato i dati del rilevatore ATLAS per misurare sia la massa del bosone che i relativi accoppiamenti al bosone Z, utilizzando decadimenti h→ZZ. Questo rappresenta un test importante del meccanismo di rottura della simmetria elettrodebole, e i ricercatori possono usarlo come riferimento rispetto agli altri canali di decadimento del bosone di Higgs. La ricerca si è basata sui dati LHC Run 1 per misurare la massa del bosone di Higgs. La massa di Higgs è stata misurata, e quando la misurazione del rilevatore ATLAS è stata combinata con quella del CMS (compact muon solenoid), questa è risultata essere 125,09 GeV, con una precisione dello 0,2 %. Il team ha inoltre classificato gli eventi H->ZZ*->4l osservati per misurare i tassi di produzione dei bosoni di Higgs a stati finali esclusivi, dove i meccanismi di produzione specifici sono esaltati ottenendo miglioramenti sostanziali sulla sensibilità di misura. Inoltre, la particella di Higgs è risultata essere un bosone scalare, così come previsto dal modello standard. Ad oggi, le previsioni del modello standard sono compatibili con le misurazioni disponibili. Allo stesso tempo, il team ha contribuito a nuove ricerche per la produzione di una coppia di bosoni di Higgs tali da sondare l’auto-accoppiamento del bosone di Higgs, un test cruciale per il meccanismo di rottura della simmetria elettrodebole. Nel contesto del progetto EWSB, sono stati ottenuti i primi vincoli sperimentali diretti, in quanto all’accoppiamento tra quark charm e bosone di Higgs, attraverso il decadimento esclusivo del bosone di Higgs in un mesone e fotone J/ψ. Guardando al futuro, il team del progetto EWSB ha contribuito alla preparazione dell’aggiornamento relativo al sensore interno del rilevatore ATLAS, ai fini del progetto High-Luminosity LHC, attraverso un programma di irradiazione presso il Medical Cyclotron dell’Università di Birmingham, e sono stati effettuati studi delle prestazioni attese in merito al sensore stesso.

Parole chiave

Bosone di Higgs, modello standard, rottura della simmetria elettrodebole, accoppiamenti di Yukawa, EWSB

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