Le nuove misure di ATLAS aprono una fase di precisione al CERN

La prima osservazione di coppie di bosoni Z polarizzati

Il risultato più significativo riguarda la prima osservazione della produzione di coppie di bosoni Z con polarizzazione longitudinale, ricostruite attraverso uno stato finale con quattro leptoni .

I bosoni Z sono particelle elementari massicce che mediano la forza elettrodebole. La loro polarizzazione longitudinale è strettamente legata al meccanismo di Higgs e alla rottura spontanea della simmetria elettrodebole, il processo che determina la massa delle particelle elementari. Osservare questo raro stato di polarizzazione significa quindi sottoporre a un test particolarmente sensibile una delle previsioni centrali del Modello Standard.

Non si tratta semplicemente di trovare un nuovo tipo di particella: il valore del risultato sta nel misurare con maggiore precisione il modo in cui particelle già note interagiscono tra loro.

Due fotoni e due getti: una finestra sulle interazioni tra bosoni

ATLAS ha inoltre riportato la prima osservazione della produzione elettrodebole di due fotoni accompagnati da due getti, indicata con la sigla γγjj .

Questo processo, raro e dominato dalle interazioni elettrodeboli, offre un banco di prova pulito per studiare gli accoppiamenti quartici anomali dei bosoni di gauge, cioè possibili interazioni tra quattro bosoni elettrodeboli. Eventuali scostamenti dalle previsioni del Modello Standard potrebbero indicare nuovi fenomeni capaci di modificare il modo in cui queste particelle interagiscono .

L’Higgs in coppia e la sua auto-interazione

La collaborazione ha presentato anche misure migliorate della produzione non risonante di coppie di bosoni di Higgs nel canale $b\bar{b}\tau^+\tau^-$ .

La produzione di due bosoni di Higgs è l’unico modo diretto per misurare l’auto-interazione del bosone di Higgs. Questo parametro è collegato alla forma del potenziale di Higgs e può fornire informazioni sulla natura della transizione di fase elettrodebole nell’universo primordiale.

I dati aggiuntivi del Run 3 aumentano la statistica disponibile e rendono queste le misure di processi “di-Higgs” più sensibili mai realizzate da ATLAS. Il segnale resta difficile da isolare, ma ogni miglioramento restringe lo spazio per modelli che prevedono un comportamento diverso da quello del Modello Standard.

Le collisioni più piccole producono gocce di plasma?

Una parte dei nuovi risultati riguarda la fisica degli ioni pesanti. ATLAS ha studiato collisioni tra nuclei di ossigeno e tra nuclei di neon, indicate rispettivamente come O+O e Ne+Ne, all’energia di 5,36 TeV .

In questi sistemi più piccoli la collaborazione ha osservato una dipendenza dalla centralità dello sbilanciamento della quantità di moto tra due getti e ha misurato anisotropie azimutali dei getti . Questi fenomeni sono collegati al jet quenching: la perdita di energia dei getti mentre attraversano il plasma di quark e gluoni, uno stato estremamente caldo e denso della materia .

Il risultato estende lo studio del plasma di quark e gluoni ai più piccoli sistemi di collisione nei quali il jet quenching sia stato osservato finora. La domanda di fondo è se questo stato della materia, simile a quello che avrebbe riempito l’universo nei suoi primi istanti, possa formarsi anche in “gocce” così ridotte .

Nuove ricerche oltre il Modello Standard

ATLAS ha presentato nuove ricerche di particelle scalari, tra cui il processo $X \to SH \to bbbb$, e aggiornamenti sulle ricerche di risonanze in coppie di getti alla scala elettrodebole . Le analisi esplorano regioni compresse e difficili dello spazio delle fasi che finora non erano state studiate al LHC.

Anche in questo caso non è emerso un segnale inequivocabile di nuova fisica. Tuttavia, i risultati spingono più avanti i limiti di esclusione per scenari che includono la supersimmetria, i leptoquark, i mediatori della materia oscura e altri modelli oltre il Modello Standard .

GN3X: l’apprendimento automatico aiuta a riconoscere l’Higgs

Tra gli strumenti presentati c’è anche GN3X, un nuovo classificatore basato su architetture transformer per identificare bosoni di Higgs prodotti con grande impulso e quindi fortemente “boostati” .

In pratica, il sistema analizza la struttura dei getti di particelle lasciati nelle collisioni e cerca le caratteristiche compatibili con il decadimento di un bosone di Higgs. L’impiego di tecniche moderne di apprendimento profondo può aumentare la capacità di distinguere il segnale dai processi ordinari di fondo, permettendo di sfruttare meglio i dati nelle analisi future.

Perché questi risultati contano adesso

ICHEP 2026 è stata la prima edizione della conferenza organizzata in Sud America . L’appuntamento arriva inoltre in un momento di passaggio per la fisica del LHC.

• Il Run 3 si è appena concluso. Il campione raccolto tra il 2022 e il 2026 aumenta in modo sostanziale i dati disponibili rispetto al solo Run 2. Per molte analisi presentate a Natal, questa è la prima occasione di usare le statistiche combinate, trasformando misure prima ai margini della sensibilità in test più solidi .
• L’HL-LHC si avvicina. L’aggiornamento ad alta luminosità del LHC dovrebbe fornire un ordine di grandezza in più di dati a partire dai primi anni Trenta . Le misure attuali servono anche a verificare metodi di analisi e a definire con precisione i fondi del Modello Standard che saranno necessari per quel programma.
• La nuova fisica non si è ancora manifestata in modo chiaro. Nonostante anni di ricerche, al LHC non è stata trovata una prova inequivocabile di nuove particelle o nuove forze oltre il Modello Standard. Per questo le misure di precisione — come la polarizzazione dei bosoni Z o la produzione di coppie di Higgs — assumono un ruolo sempre più importante: possono rivelare indirettamente gli effetti di nuova fisica attraverso la teoria efficace dei campi (EFT) .

Il quadro che emerge da ICHEP 2026 non è dunque quello di una scoperta clamorosa, ma di un consolidamento decisivo. ATLAS sta usando il campione completo del Run 3 per misurare con precisione senza precedenti processi rari del Modello Standard e, allo stesso tempo, per chiudere progressivamente le possibilità ancora aperte per la fisica oltre il modello attuale, preparando il terreno per l’era dell’HL-LHC .