Cerca e trova attraverso la massa
In questo capitolo familiarizzerai con gli strumenti finali, vale a dire i metodi fisici e le tecniche matematiche, necessari per poter procedere con il tuo lavoro. Con essi, riscoprirai il bosone Z e altre particelle note, cercherai il bosone di Higgs e infine esplorerai l’ignoto!
Il trucco che utilizzerai per essere sicuro che una praticella sia stata effettivamente create in una collisione non consiste unicamente nel riconoscere i prodotti di decadimento, quali ad esempio coppie muone-antimuone, elettrone-positrone o fotone-fotone, ma anche nella ricostruzione della massa della particella che decade.
La massa è una proprietà delle particelle che, assieme ad altre, può essere utilizzata per identificarla univocamente.
Per capire come ricostruire la massa, hai bisogno di sapere cosa sia l'elettronvolt (eV), cosa sia la quantità di moto e cosa siano i vettori. Per ulteriori dettagli vai a Unità di misura dell'energia, Quantità di moto or Vettori.
Utilizzeremo la formula di massa-energia di Einstein in una forma più completa, oltre a un paio di leggi fondamentali: l’energia e l’impulso sono conservati in qualsiasi processo in natura. I loro valori prima e dopo la collisione o il decadimento devono essere gli stessi.
Nel prossimo capitolo spiegheremo una relazione utile che ci permette di ottenere la massa di una particella madre che decade, essendo noti alcuni parametri.
Questa relazione per un bosone Z che decade in e+e- si scrive così:
In questa bellissima formula, m0 è la massa, E è l’energia, p è l’impulso e c è la velocità della luce. I pedici e e Z si riferiscono rispettivamente a elettrone e bosone Z.
E come si ricerca il bosone di Higgs? Dato che il decadimento in elettroni e muoni del bosone di Higgs del Modello Standard hanno una probabilità molto piccola, si ricorre ad eventi con due fotoni o quattro elettroni.
Quindi, nel caso H→γγ, utilizza la formula precedente sostituendo Z con H ed e con γ. Et Voilà!
Nel caso H→llll, utilizza la formula precedente e, al posto di due particelle, somma le energie e impulsi dei 4 leptoni e up the energies and momenta of the 4 leptons and determina la particella “madre” anzichè lo Z. Semplice, no?
Vai al prossimo capitolo per imparare di più!