El rumor de la semana: ATLAS podría haber observado el bosón de Higgs a 4 sigma

“It is the purpose of this Note to report the first experimental observation at the Large Hadron Collider (LHC) of the Higgs particle.” Primera frase del informe interno número ATL-COM-PHYS-2011-415.

Un nuevo artículo en proceso de revisión interna dentro de la colaboración ATLAS del LHC del CERN afirma haber observado, con una significación de 4 sigma, una resonancia con una masa de 115 GeV/c² en el espectro de dos fotones utilizado en la búsqueda del bosón de Higgs. No puede ser el bosón de Higgs del modelo estándar, pues los 63’5 /pb de colisiones protón-protón estudiados no son suficientes para observarlo con una significación de 4 sigma. Por tanto, si se ha observado el bosón de Higgs, debe haber algún mecanismo desconocido que amplifique en un factor de 30 su probabilidad de desintegración en dos fotones, lo que sería una señal de la existencia de nueva física más allá del modelo estándar. Si no se ha observado el bosón de Higgs, entonces se ha observado una nueva partícula elemental neutra que se desintegra en dos fotones, lo que también sería una señal de nueva física más allá del modelo estándar. El artículo está ahora mismo en proceso de revisión interna y sólo tienen acceso a su contenido los miembros de la colaboración ATLAS, quienes por razones obvias no pueden revelar los detalles. Más aún, dada la importancia del descubrimiento, se podría tomar la decisión de esperar a analizar más datos de colisiones que confirmen la señal observada o la desmientan. Esta semana el LHC está en modo colisiones y ayer 21 de abril se alcanzó un nuevo récord de luminosidad instantánea con 480 paquetes de protones espaciados por 50 ns; gracias a este récord se pudieron obtener 6’7 /pb de colisiones en sólo 7:30 horas.

El artículo técnico en cuestión es Y. Fang, L. R. Flores Castillo, H. Wang, S. L. Wu (Universidad de Wisconsin-Madison), “Observation of a γγ resonance at a mass in the vicinity of 115 GeV/c² at ATLAS and its Higgs interpretation,” Report number ATL-COM-PHYS-2011-415, 21 April 2011. El abstract/resumen del artículo (en su versión provisional) es el siguiente:

“Motivated by the result of the Higgs boson candidates at LEP with a mass of about 115 GeV/c², the observation given in ATLAS note ATL-COM-PHYS-2010-935 (November 18, 2010) and the publication “Production of isolated Higgs particle at the Large Hadron Collider” (Physics Letters B 683 2010 354-357), we studied the γγ invariant mass distribution over the range of 80 to 150 GeV/c². With 37.5 /pb data from 2010 and 26.0 /pb from 2011, we observe a γγ resonance around 115 GeV/c² with a significance of 4σ. The event rate for this resonance is about thirty times larger than the expectation from Higgs to γγ in the standard model. This channel H→γγ is of great importance because the presence of new heavy particles can enhance strongly both the Higgs production cross section and the decay branching ratio. This large enhancement over the standard model rate implies that the present result is the first definitive observation of physics beyond the standard model. Exciting new physics, including new particles, may be expected to be found in the very near future.”

Para los que prefieran leerlo en español:

Miembros de la colaboración ATLAS de la Universidad de Wisconsin-Madison “motivados por los resultados de la búsqueda del bosón de Higgs en LEP que apuntaban a una masa cercana a 115 GeV/c², por las observaciones presentadas en la nota interna de ATLAS numerada ATL-COM-PHYS-2010-935 (enviada el 28 de noviembre de 2010 para revisión interna y que no fue aceptada para su aparición pública) y por el artículo “Production of isolated Higgs particle at the Large Hadron Collider” publicado en Physics Letters B 683: 354-357 (2010), hemos estudiado la distribución de la masa invariante de pares de fotones (γγ) en el rango de masas de 80 a 150 GeV/c². Con 37’5 /pb (inversos de picobarn) de datos obtenidos en 2010 y 26’0 /pb obtenidos en 2011, hemos observado una resonancia γγ alrededor de 115 GeV/c² con una significación (estadística) de 4σ. El número de eventos observado es 30 veces mayor que lo esperado para la desintegración en dos fotones (γγ) del bosón de Higgs. El canal de desintegración H→γγ es de gran importancia (en la búsqueda del Higgs) porque la presencia de nuevas partículas pesadas puede incrementar mucho tanto la probabilidad de producción como probabilidad de desintegración en este canal para el bosón de Higgs. Este incremento respecto a lo esperado según el modelo estándar implica que el resultado obtenido es la primera prueba definitiva de la existencia de nueva física más allá del modelo estándar. Esperamos que se encuentre en un futuro cercano nueva física, incluyendo nuevas partículas.”

El rumor ha aparecido en un comentario anónimo a la entrada de Peter Woit, “This Week’s Hype,” Not Even Wrong, April 18st, 2011. Varios comentarios de miembros de ATLAS afirman que han visto el artículo aunque no han podido ofrecer más detalles. Peter Woit le ha dedicado una entrada específica “This Week’s Rumor,” Not Even Wrong, April 21st, 2011.

¿Cuál es mi opinión sobre este rumor? Un rumor es un rumor, así que habrá que esperar por lo menos un mes para ver si el rumor se confirma y se convierte en un artículo público o todo ha sido una falsa alarma. Al ritmo al que se están estudiando las colisiones en el LHC el número de colisiones estudidadas hasta ahora (sumando los años 2010 y 2011) se duplicará en un par de semanas. Por tanto, dentro de un mes la señal observada será confirmada (o refutada) con el doble datos sin género de dudas. Con toda seguridad la colaboración ATLAS andará con pies de plomo en este asunto y si se confirma la señal se convocará una rueda de prensa para principios de junio con objeto de realizar el anuncio (sea el Higgs o una nueva partícula) a bombo y platillo. Un mes y medio es poco tiempo, así que os mantendré informados en la medida de mis posibilidades.

PS (22 abril 2011): Muchos blogs de física se han hecho eco del rumor.

Lubos Motl, “ATLAS memo: 4-sigma diphoton bump at LEP’s 115 GeV,” The Reference Frame, April 22, 2011, nos recuerda que la masa más probable para un Higgs si existe la supersimetría (una teoría CMSSM) es de 114±2 GeV/c² según el artículo de teórico de S. Cassel, D. M. Ghilencea, G. G. Ross, “Testing SUSY at the LHC: Electroweak and Dark matter fine tuning at two-loop order,” ArXiv, 22 Jan 2010.

Jester, “Higgs in ATLAS, maybe,” Résonaances, 22 April 2011, nos recuerda que en las teorías supersimétricas MSSM y NMSSM no dan cabida a un Higgs como el observado; además, nos recuerda la evidencia que observó ATLAS sólo con los datos de 2010 (evidencia que en este blog presentamos en “Primera búsqueda de un Higgs de baja masa en el experimento ATLAS del LHC en el CERN,” 14 marzo 2011, no sin cierta polémica porque yo puse en el título “evidencia” y lo tuve que cambiar por “búsqueda,” pero si se confirma el nuevo resultado…). Los diagramas de Feynman para la desintegración de un Higgs en dos fotones están dominados por los procesos que involucran dos o tres bosones W (la desintegración mediada por tres quarks top es mucho menos probable).  

Hoy es posible que muchos medios se hagan eco del rumor. El proceso interno de revisión de los artículos/preprints en el LHC del CERN es muy rápido y también muy eficaz a la hora de detectar debilidades en un artículo (ya hablamos de ello en este blog en “Producción científica y revisión por pares a la velocidad de la luz,” 30 abril 2010). Máxime con un artículo que puede pasar a la historia. Me gustaría recordar a todos que en el canal difotónico para el Higgs ATLAS aventaja un poco a CMS, su gran competencia en el LHC, y muchísmo al Tevatrón del Fermilab. Como resultado la colaboración ATLAS puede permitirse el lujo de esperar al análisis de más datos en las próximas semanas para confirmar con mucha mayor significación el resultado. En mi opinión personal, así lo harán.

PS (22 abril 2011): Tommaso Dorigo (miembro de la colaboración CMS del LHC) nos cuenta en “Did Atlas Just See The Higgs ?,” A Quantum Diaries Survivor, April 22, 2011, sus dudas sobre si el Higgs ha sido o no observado por ATLAS. Según Tommaso, con toda la razón del mundo, si ATLAS ha observado el Higgs como afirma el nuevo artículo debería haber sido observado también en el Tevatrón, en sus dos experimentos DZero y CDF (Tommaso es miembro de la colaboración CDF). En cualquier caso, Tommaso no comenta nada en su entrada sobre la posibilidad de que se haya observado otra partícula diferente del Higgs que se desintegre en dos fotones. Mientras no se publiquen los detalles del artículo sólo podemos conjeturar qué tipo de análisis se ha realizado y qué significa el contenido del resumen del artículo (lo único que se ha filtrado fuera de la colaboración ATLAS sobre este asunto).

Philip Gibbs también se ha hecho eco de esta noticia en “New Particle Rumour,” viXra log, 22th April, 2011. Como ya he comentado en mi entrada, podría tratarse de una nueva partícula neutra y Philip sugiera que podría ser una partícula neutra compuesta. Habrá que esperar a las propuestas de los físicos teóricos al respecto.

PS (23 abril 2011): Recomiendo varios comentarios de “Also a real scientist @ ATLAS” en el blog de Peter Woit, Not Even Wrong, que inició el rumor. Nos recuerda lo que es una comunicación interna ATL-COM (ATLAS Communication o ATLAS-COM-*): una comunicación interna para ser visible entre todos los miembros de la colaboración que no cuenta ni con la aprobación ni con el veto de ATLAS; su objetivo es la comunicación de ideas y resultados (provisionales) entre los subgrupos que forman la colaboración (que cuenta con casi 3000 miembros). Muchos artículos de ATLAS nacen como ATL-COM, pero la mayoría de estas comunicaciones acaban en la papelera. Muchos doctorandos o posdoctorados jóvenes las utilizan para justificar o documentar su trabajo en la colaboración.

En el caso concreto que nos interesa, la comunicación proviene de cuatro miembros de la colaboración bajo la dirección de la Dra. Sau Lan Wu, investigadora de amplio prestigio que no ganará nada publicitando este resultado. Seguramente ninguno de los cuatro autores está de acuerdo con la publicidad que ha recibido su comunicación interna. El resultado de la comunicación depende más de las simulaciones de Montecarlo desarrolladas por los autores que de los datos de colisiones obtenidos por ATLAS y es bien sabido que para el problema estudiado en este caso dichas simulaciones están sujetas a gran incertidumbre. Por tanto, “Also a real scientist @ ATLAS” cree que este análisis no superará una verificación detalladas posterior. Así que todo apunta a una falsa alarma (como ya temía Tommaso Dorigo).

¿Quién puede haber sido el responsable de la fuga? Seguramente todos los miembros de ATLAS han accedido a este artículo (por la fama de Wu y por el interés que despierta el bosón de Higgs), así que puede ser cualquiera de los 3000. Según “Also a real scientist @ ATLAS” la colaboración no emprenderá una caza de brujas para encontrar al responsable de la fuga (entre otras cosas porque no tiene mucho sentido y será casi imposible llegar a descubrir quien ha sido).

Vídeo de Nature sobre la emergencia nuclear de Fukushima

Me ha gustado este vídeo, aunque está en inglés. Creo que resume muy bien lo que ha pasado con los reactores de Fukushima Daiichi.

María Blasco entrevistada en Science como confundadora de la compañía Life Length

Siempre es un placer ver a un compatriota de prestigio entrevistado en Science. María Antonia Blasco Marhuenda, bióloga molecular del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, aparece entrevistada como cofundadora de la compañía privada Life Length, sita en Madrid, que ofrece como servicios la medición de la longitud de los telómeros para investigadores y para pacientes. Sólo hay otra compañía en el mundo que ofrezca los mismos servicios para pacientes, Telome Health, en Menlo Park, California, cofundada por Elizabeth Blackburn, Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2009. Los servicios de ambas compañías permiten determinar el riesgo de un paciente a desarrollar ciertas enfermedades crónicas relacionadas con la edad. Los telómeros más cortos de lo normal se han asociado al riesgo de enfermedades cardiovasculares, diabetes, Alzheimer y cáncer, entre otras enfermedades. Además, la longitud de los telómeros ha sido correlacionada de forma positiva por el grupo de investigación de la Premio Nobel Blackburn con la edad a la que un anciano empieza a tener problemas de salud. Los telómeros cortos son marcadores del riesgo cardiovascular de similar poder predictivo que el colesterol. Según Blasco, Life Length ofrece sus servicios por 500€ (unos 700 $). Su mercado serán clínicas privadas y pacientes de alto poder adquisitivo. Por ahora no está confirmado que esta práctica (la medida de la longitud de los telómeros) tenga mayor poder predictivo que otros análisis, aún así Blasco cree que dentro de unos lustros la Seguridad Social y las Aseguradoras Privadas pagarán este tipo de análisis a todos sus usuarios. Si pudieras pagarte el análisis ¿te gustaría saber cuánto tiempo de vida saludable te queda según tus telómeros? La entrevista a Blasco la ha realizado Mitch Leslie para su artículo “Cell Biology: Are Telomere Tests Ready for Prime Time?,” Science 332: 414-415, 22 April 2011. El artículo detalla las técnicas utilizadas por ambas empresas privadas para la medida de la longitud de los telómeros y presenta entrevistas a algunos científicos críticos en relación a la utilidad de esta práctica.

Energía Sostenible – sin palabrería

Me ha gustado mucho el libro de David J.C. MacKay, “Sustainable Energy – without the hot air,” Version 3.5.2, November 3, 2008. Me he enterado de su existencia gracias a Pedro J. Hernández, “`No soy pro-nuclear, soy pro-aritmética´,” Ecos del futuro, 22 marzo 2009. ”Este notable libro señala, con enorme claridad y objetividad, los distintos caminos alternativos que se abren ante nosotros para llegar a las bajas emisiones.” El libro de 383 páginas está en inglés pero es gratis. La Embajada Española ha traducido un resumen de diez de páginas. “Somos adictos a los combustibles fósiles y eso no es sostenible. El mundo desarrollado extrae el 80% de su energía de los combustibles fósiles. Evitar el peligro del cambio climático supone un cambio inmediato en el uso de los combustibles fósiles. ¿cómo podemos librarnos de nuestra adicción a los combustibles fósiles?”

La figura muestra el detalle de la estructura de la generación de energía eléctrica en España ayer 20 de abril de 2011. Podéis ver el valor en tiempo real gracias a Red Eléctrica de España siguiendo este enlace. Ayer a las 12:00 el 20’7% de la energía eléctrica producida en España tenía origen nuclear. Además, España exportó un 9’2% de su energía eléctrica (nuestros países vecinos son importadores de nuestra energía, en este orden, Marruecos, Portugal, Francia y Andorra). El 16’3% fue producido por energía eólica y la energía solar se incluye en el 23’4% del “Resto reg. esp.” He visto esta figura releyendo a Miguel Rodríguez Lago, “¿Podemos desconectar las centrales nucleares?,”   MiGUi, 15 de marzo de 2011. Como él mismo nos cuenta, “en esta gráfica queda claro el nombre de “horas valle” y el de “horas pico;” durante la noche, cae la demanda de energía eléctrica que repunta rápidamente al comenzar la mañana, sufre un ligero bajón en las horas intermedias de la tarde para volver a remontar cuando estamos en casa por la tarde-noche y después vuelve a descender cuando nos vamos a dormir por la noche.”

Esta entrada tiene por objeto haceros pensar un poco. Nada más.

Para qué sirve un doctorado cuando no hay puestos de trabajo para los doctores

Hace años obtener un doctorado era una garantía para iniciar una prometedora carrera investigadora; a medio plazo todo doctor obtenía un buen puesto de trabajo académico en una universidad o en un instituto de investigación o el departamento de I+D de una gran empresa. Ahora las tornas han cambiado. Hay demasiados programas de doctorado produciendo demasiados doctores para un mercado laboral limitado. Como resultado muchos doctores no pueden desarrollar una carrera académica o investigadora. En plena crisis económica, una crisis que muchos creen que durará muchos años, es el momento de replantearse para qué sirve un doctorado. Nos lo cuentan el editorial “Fix the PhD,” Nature 472: 259–260, 21 April 2011; Mark Taylor, “Reform the PhD system or close it down,” Nature 472: 261, 21 April 2011; David Cyranoski, Natasha Gilbert, Heidi Ledford, Anjali Nayar, Mohammed Yahia, “Education: The PhD factory. The world is producing more PhDs than ever before. Is it time to stop?,” News Feature, Nature 472: 276-279, 21 April 2011; Alison McCook, “Education: Rethinking PhDs. Fix it, overhaul it or skip it completely,” News Feature, Nature 472: 280-282, 21 April 2011; Peter Fiske, “What is a PhD really worth?,” Nature 472: 381, 21 April 2011; y Raymond Gosling, Cheryll Tickle, Steve W. Running, Yao Tandong, Andras Dinnyes, A. A. Osowole, Erika Cule, “Seven ages of the PhD,” Nature 472: 283–286, 21 April 2011.

El mundo tiene muchos problemas y tiene un montón de gente con una formación académica excelente para resolverlos. La mayoría de los países, convencidos de que la educación superior y la investigación científica son claves para el crecimiento económico y la prosperidad, están ampliando la educación doctoral. Parece una buena noticia que cada vez haya más doctores en ciencia, tecnología e ingeniería. Pero según nos recuerdan en Nature, hay razones para la cautela. Un crecimiento ilimitado podría diluir la calidad de los doctorados. Además, los doctores más brillantes ya no son la élite de las instituciones académicas y deben ocupar puestos de posdoctorado mal pagados entre cinco y diez años antes de encontrar un puesto académico permanente, si lo encuentran. Esta carrera de obstáculos desilusiona a muchas mentes brillantes que acaban en puestos laborales para los que están sobrepreparados.

El problema no es sólo un problema de España, también lo es de Estados Unidos y del resto de Europa. El sistema de educación doctoral “medieval” no es sostenible y debe ser reformado. Hay muy pocos puestos de trabajo para personas que han consumido más de diez años de su vida en su formación predoctoral y posdoctoral. Muchos de estos investigadores son “clones” de sus “jefes” (directores o supervisores): hacen bien lo que sus mentores hacen bien. El problema es que cuando los estudiantes terminan su formación no encuentran un puesto de trabajo académico similar al de sus mentores porque no hay una oferta suficiente de puestos vacantes. Las universidades se enfrentan a dificultades financieras crecientes que les impide crecer al ritmo al que han estado creciendo durante décadas.

Los programas de doctorado no están diseñados para formar a doctores que abandonen la investigación una vez hayan defendido su tesis. Son programas de doctorado demasiado especializados e irrelevantes para el mundo laboral más allá del académico. Muchas tesis doctorales son tan especializadas que sus resultados son de interés sólo para un reducido grupo de expertos que trabajan en el mismo campo, subcampo y subsubcampo de la tesis. Muchos doctores lo saben todo de nada. Muchos doctorandos son incapaces de hablar con fluidez sobre los detalles de su tesis con otros doctorandos del mismo departamento. Según Mark Taylor los doctorados tienen que ser más multidisciplinares y muchos programas de doctorado deben ser eliminados si no son adecuados o son redundantes. Son decisiones difíciles que deben tomar los administradores de las universidades. Para facilitar el cambio, las universidades deben desarrollar estructuras y procedimientos que fomenten la cooperación. Ello les permitiría compartir los profesores, estudiantes y recursos, y aumentar de manera eficiente las oportunidades educativas.

Cyranoski et al. nos recuerdan que el número de doctores en ciencia se incrementado casi un 40% cada año entre 1998 y 2008 en los países miembros de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos). En algunos países, incluyendo Estados Unidos y Japón, la oferta de doctores ha sobrepasado la demanda y, aunque pocos doctores terminan desempleados, no está del todo claro si merece la pena pasar tantos años para conseguir un alto nivel de calificación para luego ocupar un puesto de profesor de enseñanza secundaria, por ejemplo. En otros países, como China e India, la economía se desarrolla tan rápido que pueden colocar a todos sus doctores e incluso incorporar otros allende sus fronteras. Sólo en unos pocos países, entre ellos Alemania, se ha resuelto con éxito el problema redefiniendo la tesis doctoral como requisito para la formación de altos cargos en las empresas y adaptando los programas de doctorado de forma adecuada. El artículo de Cyranoski et al. discute la situación en países como Japón, China, México, Alemania, Polonia, Egipto y Estados Unidos.

McCook nos relata varios casos concretos del programa de la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) llamado IGERT (Integrative Graduate Education and Research Traineeship) para la educación integral de estudiantes graduados y su formación en investigación. Este programa, dotó de 3 millones de dólares a cinco instituciones de los EE.UU. para desarrollar programas que ayuden a los estudiantes adquirir habilidades profesionales y hacer frente a problemas del mundo real. Por lo que cuenta McCook parece que está teniendo cierto éxito.