Francis en La Rosa de los Vientos hablando sobre neutrinos y física de partículas

Los neutrinos

Conexión con Francis Román [Villatoro] para hablar de neutrinos, profesor de la Universidad de Málaga, licenciado en física y doctor en matemáticas.

¡Que lo disfrutéis! Por cierto, se escucha mi voz regular, pero me llamaron por teléfono y no estoy acostumbrado a hablar por la radio a través del teléfono.

Qué ha pasado con la señal supersimétrica observada por el experimento CMS del LHC en el CERN

Confutatis maledictis, ammis acribus addictis, voca me cum benedictus.” Misa de Réquiem en Re menor, K. 626, de Wolfgang Amadeus Mozart. Curiosidad: en el cementario de Bilbao, aparece escrito sobre los capiteles de la columnata de la galería.

Traducción al español: “Rechazados los malditos, entregados a las crueles llamas, llámame a los benditos.”

Traducción libre al inglés de Mike Peskin: “Thousands of theory papers are being tossed into the furnace. Please, Lord, not mine!

La noticia hierve en muchos foros, el experimento CMS del LHC en el CERN ha encontrado lo que podría ser la primera señal de la supersimetría. Un pequeño exceso de eventos (colisiones) que presentan tres leptones y un evento que presenta cuatro leptones. Sorprendente. El LHC es un colisionador de hadrones y este tipo de eventos con muchos leptones son muy raros (muy poco probables). La supersimetría predice un incremento en el número de estos eventos, de ahí que la señal observada haya llamado la atención de mucha gente. Pero el otro gran experimento del LHC, llamado ATLAS, no ha observado ningún exceso en eventos con tres leptones, ni tampoco ningún evento con cuatro. Por ahora la estadística (número de colisiones) es baja y hay que acumular muchos más datos para confirmar o refutar estas primeras señales. En mi opinión se trata de una simple fluctuación estadística sin mayor relevancia. Pero en la blogosfera, ya se sabe, no todo el mundo opina lo mismo (y está muy bien que así sea para los que queremos aprender y disfrutar de diferentes puntos de vista).

La señal se presentó el 19 de octubre en el “Workshop on Searches for Supersymmetry at the LHC” celebrado en el LBNL (web indico), en concreto en la charla de Fedor Ratnikov, “Searches for multi-lepton Production in CMS” (slides). He de confesar que cuando ojeé las charlas de esta conferencia pasé por encima de la de Ratnikov sin darle mayor importancia, máxime cuando él mismo afirmaba “Observed data are essentially consistent with background expectations, no smoking gun for new physics yet.” Además, la ojeé justo después de la de Katarzyna Pajchel, “Searches for multi-lepton Production in ATLAS” (slides) que no mostró ninguna evidencia de estas señales. También merece la pena ojear las transparencias de Richard C. Gary, “CMS searches for R-parity violating SUSY” (slides) que ofrecen más detalles sobre este tema.

Matt Strassler, bloguero de física de partículas que aunque lleva poco tiempo en la blogosfera ya es bastante famoso por sus opiniones, se hizo eco de esta señal en “Something Curious at the Large Hadron Collider,” Of Particular Significance, October 19, 2011, y en “A Second Look at the Curious CMS Events,” OPS, October 20, 2011; en su opinión esta señal es mucho más importante de lo que ha indicado Ratnikov (Strassler omite mencionar a Pajchel). Lubos Motl, “CMS sees SUSY-like trilepton excesses,” The Reference Frame, October 20, 2011, también se hizo eco de la noticia (Motl es un gran creyente en que la supersimetría será encontrada en el LHC). Como resultado muchos otros hicieron lo propio, como Adam Mann, “Hints of New Physics Crop Up at LHC,” Wired.com, October 21, 2011; ZapperZ, “A Lifeline for Supersymmetry?,” Physics and Physicists, October 22, 2011; etc. Incluso en este blog, uno de vosotros me preguntó sobre esta noticia. Pido perdón, no le contesté pensando en escribir una entrada para este fin de semana.

Ya se sabe lo que pasa con la bola de nieve cuando la dejamos rodar cuesta abajo por una ladera nevada. Strassler repite en su artículo en varias ocasiones que “el exceso observado probablemente desaparecerá.” Pero lo que está claro es que él ha puesto en marcha la bola de nieve. En mi opinión hay que ser escéptico con este resultado. Las señales con múltiples leptones son difíciles de observar y analizar, y las colisiones protón-protón en el LHC son muy complicadas con múltiples vértices primarios apilados (se han documentado pile-ups de hasta 20 colisiones simultáneas). Por ejemplo, Eva Halkiadakis, “Searches for New Physics at CMS” (slides) ha mostrado una figura obtenida solo con los datos de 2010 (muy poquitos, como es bien sabido) que también muestra un exceso en los eventos con tres leptones; Lubos Motl se ha hecho eco de ello en “CMS sees a trijet and nonajet excess, too,” TRF, October 22, 2011. Obviamente, la observación de estos eventos en 2010 es de poco valor estadístico. Pero Lubos además ha destacado un evento con nueve leptones, citando el artículo de Tianjun Li et al., “Has SUSY Gone Undetected in 9-jet Events? A Ten-Fold Enhancement in the LHC Signal Efficiency,” ArXiv, 25 Aug 2011, que apunta a que la SUSY incrementa el número esperado de estos eventos en un factor de diez. Para mí es muy difícil creer que estos eventos con nueve leptones sean el producto de un solo vértice primario. Al menos con las “pocas” colisiones acumuladas en el LHC hasta ahora.

Mi postura en este asunto es similar a la de Peter Woit, “The Status of SUSY,” Not Even Wrong, October 22, 2011. La cita del Réquiem de Mozart que abre esta entrada está extraída del artículo de Michael E. Peskin, “Summary of Lepton Photon 2011,” ArXiv, 17 Oct 2011, un artículo que merece la pena leer. Woit destaca las páginas 37 a 41 donde Peskin discute los resultados del LHC sobre la supersimetría. Para Peskin no tiene sentido pretender descubrir la supersimetría tras el análisis de solo el 0,1% de las colisiones que se acumulará en el LHC durante los próximos 15 años (se refiere al 1 /fb de colisiones, ahora mismo con 5 /fb será el 0,5%). Más aún, para Peskin es muy posible que las partículas supersimétricas sean tan masivas que estén fuera del alcance de las colisiones del LHC a solo 7 TeV c.m. Habrá que preocuparse por la supersimetría cuando se hayan acumulado unos 10 /fb de colisiones a 14 TeV c.m. (el LHC en los próximos 15 años acumulará unos 100 /fb de colisiones).

Yo no creo que la supersimetría vaya a ser un descubrimiento temprano del LHC. Pero espero equivocarme.

Por cierto, yo disfruté mucho con el libro de Michael E. Peskin y Dan V. Schroeder, “An Introduction To Quantum Field Theory,” 1995. Aún me trae buenos recuerdos.