Il "quasi bosone"

Nel grafico seguente sono riportati i risultati delle eleborazioni statistiche sui dati provenienti dalla ricerca del bosone di Higgs svolta ad oggi da Atlas LHC e CMS combinati. Il grafico non è ufficiale (sono stati divulgati nella conferenza CERN del 13/12/11 i due grafici separatamente) ma, comunque, la visione di assieme è ugualmente attendibile per una valutazione qualitativa. In ascisse abbiamo la massa del bosone (che, ricordiamo, teoricamente è un'incognita) e in ordinate la probabilità che il bosone stesso si manifesti. Tale probabilità si ricava, a sua volta, dai diversi modi attesi teoricamente di manifestarsi del bosone (vari "canali di decadimento") nei vari range di massa/energia. Poichè il bosone viene prodotto da scontri tra protoni che determinano altri prodotti/modalità di decadimento (soprattutto fotoni ad alta energia che vengono rilevati mediante carlorimetri) occorre depurare da questi dati non significativi ai fini statistici ("rumore di fondo") i dati complessivi. Le fasce verdi e gialle rappresentano la "deviazione standard" (pari, rispettivamente, a 1 e 2 sigma) ovvero l'indicatore della "dispersione" dei dati attorno al valor medio della distribuzione probabilistica che governa il fenomeno fisico (in questo caso curve di Poisson) e, quindi, l'ampiezza del campione statistico e, in definitiva, la sua attendibilità, tanto maggiore quanto piu' grande e la sigma stessa. La linea orizzontale rappresenta quello che, in teoria, sarebbe con certezza (probabilità 1) "rumore di fondo" (dati compresi al di sotto della linea).

Come si puo osservare i dati presentano degli "eccessi statistici" nel campo di massa che va da 115 a circa 120 Gev, ossia il campo di esistenza di un bosone "leggero" la cui esistenza prevede, per essere compatibile con il modello standard, anche quella delle particelle super simmetriche (SUSY) delle quali non c'è traccia. La conclusione del seminario svoltosi al CERN è stata che i dati suggeriscono la possibile esistenza del bosone di Higgs in quel range di massa/energia, e ne escludono l'esistenza negli altri. La maggiore difficoltà sta proprio nel distinguere precisamente la singola particella dal rumore di fondo. Nei prossimi "run" di LHC che, entro il 2013, raggiungeranno i Tev la situazione dovrebbe chiarirsi ulteriormente.

La MT prevede che i "picchi statistici", come già si puo' cominciare a notare dal grafico, si appiattiranno ulteriormente assumendo andamenti "ondulati" a evidenziare la natura non localizzata delle particelle elementari, come da ipotesi di Louise De Broglie, e la loro appartenenza fisica ai campi di massa/energia (il campo di Higgs in questo caso) di cui rappresentano "stati di eccitazione". In ultima analisi si osserveranno dei “solitoni”.

Stefano Gusman

The "quasi boson"

The following chart shows the results of statistical elaborations on data from research conducted at today for the Higgs boson at LHC by Atlas and CMS, combined. The chart is not official (CERN have been disclosed in the conference of 13/12/11 the two graphs separately) but still, watching together is equally reliable for a qualitative assessment. In abscissa we have the mass of the Higgs (which, remember, it is theoretically unknown) and the ordinate the probability that the Higgs is manifested. This probability is obtained, in turn, by different ways of theoretically expected showing mode of the boson (various "decay channels") in various ranges of mass / energy. Since the Higgs is produced by crashes between protons that determine other products/decay mode (especially high-energy photons that are detected by calorimethers) must be purified from these data not significant for statistical purposes ("background noise") of the overall data. The green and yellow bands are the "standard deviation" (respectively equal to 1 and 2 sigma) or the indicator data scattering around the mean value of the probability distribution that governs the physical phenomenon (in this case Poisson curves ) and, therefore, the amplitude of the statistical sample and, ultimately, its credibility, greater more great the sigma itself. The horizontal line represents what, in theory, would with certainty "background noise" (data below the line).

As you can observe data present "statistical excess" in the field of mass ranging from 115 to about 120 Gev, namely the existence of a “light” Higgs boson whose existence requires, to be compatible with the standard model, even the super symmetric particles (SUSY) of which there isn't track. The conclusion of the workshop held at CERN was that data suggest the possible existence of the Higgs boson in this mass range/energy, and exclude the existence of others. The main difficulty lies in distinguishing precisely the single particle from the background noise. In the next "run" of the LHC, which, by the end of 2012, will reach Tev, should clarify the situation further.

The MT provides for "statistical peaks", as you can begin to see from the graph flatting further, taking "wavy" development, going to show un localized nature of elementary particles, as Louise De Broglie hypothesis , and their membership to the physical mass/energy fields (the Higgs field in this case) of which they are "exciting states". Ultymately you will observe the "solitons".

Stefano Gusman