Brand
Fondamenti della materia

Il bosone di Higgs e la frontiera della fisica delle alte energie

Il Modello Standard, teoria che descrive la struttura più intima della materia, ha avuto una spettacolare conferma con la scoperta del Bosone di Higgs, a cui ha contribuito il team del progetto IMPACT, finanziato nel triennio 2012-2015 dalla Compagnia di San Paolo e dall'Università di Torino

Il comportamento della struttura più intima della materia è descritto in modo straordinariamente accurato dalla teoria chiamata Modello Standard. Essa ha avuto di recente una spettacolare conferma nella scoperta del bosone di Higgs, valsa il premio Nobel ai fisici che teorizzarono tale particella negli anni '60. Questa nuova particella è la manifestazione dei meccanismi previsti a livello teorico, ed è perciò la prova che il Modello Standard rappresenta una valida teoria della materia alla scala delle distanze più piccole e delle interazioni fra particelle alle energie più elevate. Alla scoperta e allo studio delle proprietà del nuovo bosone ha contribuito il team del progetto IMPACT, finanziato nel triennio 2012-2015 dalla Compagnia di San Paolo e dall’Università di Torino.

Il progetto si proponeva di catalizzare le competenze dell'Ateneo in tre campi: le basi teoriche del Modello Standard; le tecniche sperimentali per la ricerca del bosone di Higgs e di nuovi fenomeni per mezzo di acceleratori di particelle; e i più recenti sviluppi nel campo del computing, in particolare nel settore del calcolo parallelo. Dal punto di vista sperimentale, il team si è inizialmente concentrato su ricavare l'evidenza della nuova particella in uno dei canali di decadimento più importanti, quello in quattro leptoni, utilizzando i dati dell'esperimento CMS al CERN. La scoperta ha modificato il panorama teorico della fisica delle alte energie e ha richiesto un cambiamento di paradigma: esplorare deviazioni dallo Standard Model allo scopo di trovare indizi su nuova fisica, che è senza dubbio presente in natura. Ciò richiede predizioni precise per il Modello Standard accoppiate a un'infrastruttura teorica consistente per descrivere eventuali deviazioni, e una comprensione completa di come i modelli di nuova fisica si potrebbero manifestare. Su questi aspetti si è perciò concentrato il lavoro sul fronte teorico.

La sinergia fra progressi teorici e ricerca sperimentale si è concretizzata in notevoli risultati come, per esempio, la messa a punto di un nuovo metodo per ricavare informazioni su un parametro fondamentale della nuova particella, detto “larghezza”, la cui conoscenza permette di verificare le predizioni del Modello Standard. Tale metodo ha permesso di raggiungere risultati precedentemente ritenuti impossibili con collisori di protoni.

La presenza nel progetto di forti competenze nel campo del computing ha permesso l'adozione degli standard più aggiornati per il calcolo scientifico ad alta prestazione che sono essenziali per affrontare la complessità computazionale dei modelli teorici. Abbiamo inoltre esplorato le potenzialità di metodi di parallelizzazione dei calcoli teorici con diverse architetture, affrontando anche il problema della parallelizzazione di basi di codice "legacy" esistente. Infine, nel contesto di questo lavoro abbiamo svolto ricerca e sviluppo su tecniche di simulazione parallela su GPU utilizzando casi studio di diversi campi.


autore

Nicola Carlo Amapane
Dipartimento

Pubblicato il

12 gennaio 2017

condividi

potrebbero interessarti anche