Nuevo límite cosmológico (WMAP7+SN+BAO) para la masa del bosón de Higgs: [143’7, 167’0] GeV/c² (95% CL)

El modelo cosmológico estándar (ΛCDM) se basa en la existencia de la inflación cósmica en los primeros instantes de la gran explosión. Si el bosón de Higgs existe debe afectar a la inflación. El inflatón (un bosón escalar) está acoplado con el Higgs (otro bosón escalar) gracias a la gravedad. Lo poco que sabemos en la actualidad sobre la inflación cósmica permite acotar la masa del bosón de Higgs para que sea compatible con todo lo que sabemos sobre los primeros instantes del universo. Lucia Aurelia Popa y Ana Caramete han calculado la masa del bosón de Higgs compatible con los datos cosmológicos actuales según WMAP7, SN y BAO. El valor obtenido para la masa del Higgs es de 155’37 ± 3’85 ± δ GeV/c², donde el valor de |δ|≤11’1, con lo que la masa del Higgs debe estar en el intervalo [143’7, 167’0] GeV/c². El Tevatrón excluye un Higgs con masa en el intervalo [158, 175] GeV/c², por tanto, si los cálculos de estas físicos rumanas  son correctos (así como sus hipótesis), el bosón de Higgs tendrá una masa entre 144 y 158 GeV/c² y será descubierto en el Tevatrón del Fermilab a principios del año próximo. Os recuerdo que WMAP7 se refiere a las observaciones de las anisotropías del fondo cósmico de microondas en los 7 primeros años de la sonda WMAP (publicados en enero de 2010), SN se refiere al análisis de distancias cosmológicas gracias a las supernovas tipo Ia, y BAO se refiere a las oscilaciones acústicas bariónicas que dependen de la distribución de materia en el universo medida por sondeos globales como el Sloan Digital Sky Survey (SDSS). A los interesados en más detalles técnicos les recomiendo la lectura de L.A. Popa, A. Caramete, “Cosmological Constraints on Higgs Boson Mass,” ArXiv 7 Sep 2010 (aceptado para publicación en The Astrophysical Journal), y del análisis previo de L.A. Popa, “Higgs mass from cosmological and astrophysical measurements,” ArXiv, 28 Oct 2009. El análisis previo se basó en WMAP5+SN+BAO y arrojó para el Higgs una masa en el intervalo [137’4, 158’7] GeV/c² (68% C.L.). Buenas noticias para el Tevatrón del Fermilab, sin lugar a dudas.

¿Es fiable el límite de exclusión de masa del bosón de Higgs de 158-175 GeV/c² obtenido por el Tevatrón?

No, según los físicos Julien Baglio y Abdelhak Djouadi. Así lo afirmaron el 22 de marzo de 2010. En el Tevatrón les contestaron de forma oficial el 14 de mayo de 2010 que sí que lo era. Pero ellos no cejan. Un nuevo artículo de Baglio y Djouadi reabre el debate. Discuten las objecciones que recibieron y se reafirman en su análisis: el límite de exclusión más reciente para la masa del Higgs podría ser más optimista de lo deseable. Según ellos, la incertidumbre teórica en el número de Higgs se producen en las colisiones gluón-gluón según el Modelo Estándar es más alta de la que se ha considerado por los físicos del Tevatrón encargados de combinar los resultados de sus experimentos DZero y CDF. Baglio y Djouadi han calculado una incertidumbre del 42% para un Higgs con una masa de 160 GeV/c², pero en los límites de exclusión combinados del Tevatrón se ha supuesto una incertidumbre menor del 22% (*). Un factor de 2 en un error sistemático no es moco de pavo. Habrá que esperar a ver cómo refutan desde el Tevatrón los nuevos argumentos de estos físicos. Aún así, en mi opinión personal, no soy experto, un resultado publicado y ratificado por miles de físicos es mucho más fiable que un cálculo de solo dos “jinetes solitarios.” Así que desde este humilde blog consideramos el resultado del Tevatrón como fiable (al 95% C.L.).

A los interesados en recordar los resultados técnicos, les recuerdo las referencias a los artículos técnicos que hemos mencionado. Julien Baglio, Abdelhak Djouadi, “Predictions for Higgs production at the Tevatron and the associated uncertainties,” ArXiv, 22 Mar 2010 (revisado 7 Sep 2010); “Responses to Concerns about the Theoretical Modeling of the gg→H Signal,” Tevatron New Phenomena & Higgs Working Group, May 14, 2010; y Julien Baglio, Abdelhak Djouadi, “Addendum to: Predictions for Higgs production at the Tevatron and the associated uncertainties,” ArXiv, 2 Sep 2010. En este blog ya nos hicimos eco de esta polémica con motivo de la charla de Baglio (Laboratoire de Physique Théorique, Orsay), ver la foto, en el ICHEP 2010: Julien Baglio, “Higgs production at the Tevatron: theoretical predictions and uncertainties,” July 22nd, 2010.

(*) originalmente ponía “(…) menor del 10%. Un factor de 4 … (…).”