Osservazione del decadimento del bosone di Higgs in quark bottom - Observation of the decay of the Higgs boson to bottom quarks

Le collaborazioni ATLAS [1] e CMS [2] hanno presentato oggi al CERN l'osservazione del decadimento del bosone di Higgs [3] in una coppia di particelle fondamentali conosciute come quark bottom. Il risultato è coerente con la predizione del Modello Standard della fisica delle particelle [4] e conferma che il campo quantistico associato al bosone di Higgs dà la massa al quark bottom.

Questo canale di decadimento del bosone Higgs è il più probabile tra quelli previsti dal Modello Standard, verificandosi in media con una frequenza del 58%, ma la sua osservazione si è rilevata tutt’altro che semplice. Questo processo di decadimento è infatti sperimentalmente simile ad altri molto più frequenti rendendo difficile il suo isolamento rispetto a tali processi di fondo.

Questa osservazione è una pietra miliare nell'esplorazione del bosone di Higgs e arriva sei anni dopo la sua scoperta al CERN [5]. È stata ottenuta combinando tutti i dati finora acquisiti e utilizzando moderne tecnologie di machine learning e ulteriori migliorie nell’analisi dei dati per poter raggiungere una significatività oltre i 5 sigma. Acquisendo più dati le collaborazioni ATLAS e CMS saranno in grado di migliorare la precisione di queste ed altre misure, focalizzandosi su possibili deviazioni nei dati che potrebbero indicare la presenza di fisica oltre il Modello Standard.

I ricercatori del dipartimento di fisica di Genova e della sezione INFN di Genova partecipano agli esperimenti ATLAS [6] e CMS [7]. Il gruppo ATLAS di Genova è tradizionalmente coinvolto nelle tecniche di ricostruzione per isolare jets, fasci collimati di particelle, provenienti dai quark bottom e nelle ricerche del bosone di Higgs in questo canale di decadimento.

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The ATLAS [1] and CMS [2] collaborations presented today at CERN the observation of the decay of the Higgs boson [3] to fundamental particles known as bottom quarks. The finding is consistent with the prediction of the Standard Model of particle physics [4] and confirms the quantum field behind the Higgs boson also gives mass to the bottom quark.

This decay channel is the most probable for the Higgs boson, happening 58% of the time, but observing it has proven to be anything but easy. It is in fact experimentally similar to others that happen way more frequently, making it hard to isolate it from such background processes.

This observation is a milestone in the exploration of the Higgs boson and it comes six years after its discovery at CERN [5]. It was achieved by combining all the data taken thus far and by utilising modern machine learning technologies and improved analysis techniques, so to reach a significance beyond 5 sigma. With more data the ATLAS and CMS collaborations will improve the precision of these and other measurements, always watching for deviations that could signal physics beyond the Standard Model.

Researchers of the Physics Department of the University of Genoa and of the Genoa INFN section participate to both the ATLAS [6] and CMS [7] experiments. The ATLAS group in Genoa has been historically involved in the development of reconstruction techniques for isolating jets, sprays of collimated particles, originating from bottom quarks, and in searches of the Higgs boson in this decay channel.

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[1] https://home.cern/about/experiments/atlas
[2] https://home.cern/about/experiments/cms
[3] https://home.cern/topics/higgs-boson
[4] https://home.cern/about/physics/standard-model
[5] https://press.cern/press-releases/2012/07/cern-experiments-observe-parti...
[6] https://www.difi.unige.it/it/ricerca/fisica-sperimentale-delle-interazio...
[7] https://www.difi.unige.it/it/ricerca/fisica-sperimentale-delle-interazio...

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