Un fisico dell'Università dell'Iowa è in prima linea nella ricerca di una particella mancante che potrebbe dimostrare l'esistenza del bosone di Higgs, ritenuto dare massa a tutta la materia.

Usha Mallik e il suo team hanno utilizzato una sovvenzione del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti per aiutare a costruire un sottorilevatore al Large Hadron Collider, l'acceleratore di particelle più grande e potente del mondo, situato in Svizzera. Stanno eseguendo esperimenti sul sottorivelatore per cercare una coppia di quark bottom, particelle subatomiche yin-e-yang che dovrebbero essere prodotte circa il 60% delle volte in cui un bosone di Higgs decade.

L'evidenza di questi quark bottom confermerebbe l'esistenza del bosone di Higgs, a volte indicato come la "particella di Dio". L'apparente scoperta di Higgs nel 2012 sembrava supportare il Modello Standard, la teoria prevalente in fisica su come funzionano le leggi che governano l'universo.

Ma da quel ritrovamento, c'è stato un intoppo:i quark bottom che dovrebbero derivare dal decadimento di un bosone di Higgs devono ancora essere visti, e gli scienziati hanno bisogno che accada per sapere con certezza l'Higgs, infatti, esiste.

"Fino a quando non saremo sicuri se si tratta di un Higgs modello standard o di un impostore mescolato con un altro tipo di Higgs, siamo disperati per imparare cosa c'è oltre il Modello Standard. L'Higgs è la nostra finestra oltre il Modello Standard, "dice Malk.

Ancora, la ricerca rimane complicata:un bosone di Higgs viene creato circa una volta ogni 10 trilioni di tentativi. Inoltre, I bosoni di Higgs decadono in altre particelle quasi istantaneamente dopo essere stati prodotti, il che rende ancora più difficile la rilevazione e la definizione dei loro costituenti in decadimento, come i quark bottom.

Mallik e il suo team sperano di osservare i quark bottom seguendo il disturbo post-collisione che deriva dal decadimento dell'Higgs o di altre nuove particelle pesanti simili ad esso.

"Si tratta essenzialmente di identificare, raccogliere quell'ago nel pagliaio senza farsi ingannare da qualcos'altro, "dice Malik, che ha trascorso lo scorso anno accademico ad ATLAS, uno dei quattro rivelatori di particelle al Large Hadron Collider. "Questa è la sfida".

Mallik, tre ricercatori post-dottorato, uno studente laureato, e un ingegnere del software dell'interfaccia utente sono stati tutti ad ATLAS a setacciare i voluminosi dati prodotti dalle collisioni. Il loro lavoro è finanziato attraverso il programma di Fisica delle Alte Energie, parte dell'Office of Science del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

Anindya Ghosh, una studentessa indiana del primo anno di UI si è unita al gruppo di Mallik nel 2015 dopo averla sentita parlare l'anno prima all'Indian Institute of Technology di Madras, India. Ghosh ha lavorato con gli esperimenti ATLAS per gran parte della scorsa estate.

Lo chiama "un posto fantastico" per essere, con centinaia di scienziati, studenti, e gli insegnanti si unirono nella stessa ricerca.

"È davvero una grande opportunità per un nuovo studente come me imparare dagli esperti, " dice Gosh.

Il tentativo di comprendere le basi dell'universo e dell'esistenza umana ha sempre affascinato Mallik.

"Mi ha sempre interessato, " dice. "Come siamo nati? Cosa ha portato al nostro universo? È una domanda fondamentale in molte forme".