El LHC del CERN ya ha superado los 4 /fb de datos de colisiones a 8 TeV c.m.

La última inyección de protones en el LHC, Fill #2692, ha sido la más larga y luminosa de este año, con una duración de 22:44 horas, acumulando 0,246 /fb de datos en CMS y 0,237 /fb en ATLAS, con lo que este año CMS ya tiene en disco 4,27 /fb y ATLAS 4,08 /fb de colisiones protón-protón a 8 TeV c.m. (LHCb y ALICE han alcanzado 0,419 /fb y 0,00069 /fb, resp.). ¿Qué significan estos números para la búsqueda del Higgs? Ya lo comenté ayer en Twitter, mientras ojeaba las transparencias de las charlas de la conferencia Planck 2012 (From the Planck Scale to the Electroweak Scale), 28 May – 1 June 2012, Varsovia, Polonia; aún así, habrá que repetirlo aquí, incluyendo figuras.

Como indica esta figura, la sensibilidad esperada en ATLAS para un Higgs con 125 GeV tras acumular 5 /fb de colisiones a 7 TeV es de 3 σ (sigmas de significación estadística), más en detalle 2,9 σ con los 4,6-4,9 /fb de datos acumulados en 2011 por ATLAS; la sensibilidad esperada no coincide con el resultado observado, que para ATLAS en 2011 se redujo a 2,1 σ. En 2012 las colisiones a 8 TeV implican un incremento del 10% en la significación estadística para la búsqueda del Higgs y un 20% en la luminosidad, por tanto, un descubrimiento del Higgs que 5 σ se espera que necesite acumular 12 /fb de colisiones (por ello, el objetivo del LHC para este año es acumular al menos 15 /fb). Estos números corresponden a cada experimento (CMS y ATLAS) por separado. Si se combinan los datos de 2011 a 7 TeV (unos 5 /fb) con los de 2012 a 8 TeV, para lograr un descubrimiento a 5 σ se espera que serán necesarios entre 7 y 8 /fb. Esta figura y comentarios están extraídos de la charla de Michael Kobel (Dresden University of Technology on behalf of the ATLAS Collaboration), “Recent Results from the ATLAS Experiment,” PLANCK 2012, 28 may 2012 [slides en pdf], quien a su vez los ha extraído de la de Eilam Gross, “Lastest ATLAS results on SM Higgs searches / towards the combination,” LHC2TSP CERN, 27 March 2012 [slides en pdf].

Resultados similares se estiman para CMS como muestra esta figura. El análisis combinado de los 5 /fb de datos a 7 TeV acumulados en 2011, junto a los 5 /fb de datos a 8 TeV que se espera que estén disponibles dentro de una semana, permitirá descubrir un bosón de Higgs a 125 GeV con una confianza estadística de 4 σ (casi 5 σ si acompañara la suerte y hubiera una fluctuación a favor de 1 σ, y obviamente solo 3 σ  si ésta fuera en contra, como ocurrió en 2011). La combinación de los 5 /fb de datos de 2011 a 7 TeV junto con los 15 /fb de datos a 8 TeV que se espera acumular en 2012 permitirá alcanzar una confianza estadística de 6 σ y con algo de suerte casi de 7 σ. Esta figura está extraída de la charla de Dmytro Kovalskyi (UCSB), “Highlights of Recent CMS Results,” Planck 2012, 28 may 2012 [slides en pdf].

¿Se combinarán oficialmente los datos de 2011 y de 2012 tanto en ATLAS como en CMS? No lo sabemos, pero todo apunta a que no se hará para las conferencias de este verano. ¿Se combinarán oficialmente los datos de ATLAS y CMS? No en 2012, dado que ambos experimentos pueden descubrir por separado el Higgs este año, no merece la pena realizar una combinación de sus colisiones (como era la costumbre en el Tevatrón con CDF y DZero). Un descubrimiento independiente es la razón por la cual ambas colaboraciones trabajan de forma independiente con los mismos objetivos. Además, realizar una combinación ATLAS+CMS requiere consumir muchos recursos de computación y la prioridad ahora mismo es analizar nuevas colisiones. Todo el mundo espera que esta combinación se realice en el año 2013, cuando el LHC deje de tomar colisiones y pase a ser reparados para poder incrementar su energía hasta los 14 TeV c.m.

Obviamente, tendremos una combinación oficiosa gracias al software de Philip Gibbs, que nos permitirá combinar los datos de LEP, Tevatrón, ATLAS y CMS en 2011, y ATLAS y CMS en 2012. Por tanto, las figuras oficiales de más arriba nos indican fuera de toda duda que la publicación este verano de los datos de la búsqueda del Higgs con 5 /fb de datos a 8 TeV nos permitirá proclamar el descubrimiento oficioso del Higgs a 125 GeV (en su caso). Este verano promete ser apasionante para la caza del Higgs.

“Experimentalists: Not enough data to conclude the existence or non-existence of the Higgs boson.

Theorists: Come on… it’s 125 GeV.

Other theorists: Is it the SM Higgs?

The key point: Assuming Higgs exists at 125 GeV what’s next?

Extractos de la charla de Adam Falkowski (LPT Orsay), “Interpreting Higgs results,” Planck’12 Warszawa, 28 Maja 2012 [slides en PDF]. A este respecto, también recomiendo las charlas de Alessandro Strumia, “Higgs weights 125 GeV! Now what?,” Talk at CERN, IFAE, Princeton and Planck2012, updated to May 31, 2012 [slides en PDF], que resume sus trabajos Is Higgs standard?SM vacuum (in)stabilityHiggs & SUSY; de Roberto Contino (University of Rome “La Sapienza”), “Looking for the Higgs boson without (too much) prejudice,” Planck 2012, slides in pdf; de Christophe Grojean (CERN-TH), “Fingerprinting Higgs suspects at the LHC,” Planck 2012, 31 May 2012 [slides en pdf].

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5 pensamientos en “El LHC del CERN ya ha superado los 4 /fb de datos de colisiones a 8 TeV c.m.

  1. O sea que el 7 de Julio, día de San Fermión se anunciará el descubrimiento de San Bosón (como dijo alguien anteriormente en los comentarios) pero no tendremos los resultados combinados con los del año pasado por lo que solo es de esperar una confianza de 3 sigmas en cada experimento (4 como mucho con suerte). Esto quiere decir que Philip Gibbs será la primera persona en anunciar el descubrimiento del Higgs (quizás le den el premio nobel :D)
    Por cierto, una pregunta: si no me equivoco un radion se presentaría de forma identica al Higgs solo que con un ratio de desintegración mayor de lo esperado en el canal de difotones (como aparentemente se observa) pero ¿el radion permite explicar la ruptura de la simetría electrodébil? Si no lo explica como lo hace el Higgs seguiriamos con el problema de dar explicación a este hecho, aunque lograriamos nada menos que la constatación de la existencia de nuevas dimensiones ¡Casi nada!
    Por supuesto la posibilidad del radion es remota pero ¿Que puede haber más emocionante que esto? Lo peor de todo sería que los “divinos”, los magufos y los creyentes en fuerzas eptoplasmáticas hiperdimensionales se multiplicarían exponencialmente cuando leyesen los titulares científicos jeje
    De todas formas esta claro que nos esperan tiempos emocionantes en física fundamental.

    • Planck, no entiendo tu comentario sobre divinos, magufos y creyentes en fuerzas ectoplasmáticas (se escribe con c y no con p). ¿Por qué introduces categorías extrañas a la ciencia cada vez que un experimento se sale de lo que dicta el dogma? Para postular mundos o universos que contengan más de tres dimensiones no hace falta acudir a la teosofía, hace tiempo que Kaluza y Klein pusieron las bases teórica de tales universos. Bases teóricas que merecieron el aplauso entusiasta del mismo Einstein.

      • Quería decir que como existe un gran número de “amantes de lo esotérico” que leen revistas como “año cero” y ven “Cuarto Milenio” el día que estos lean en la prensa un titular del tipo “Los científicos del LHC demuestran la existencia de dimensiones ocultas” pensarán que la ciencia ha respaldado sus creencias “sobrenaturales” y que ya todo vale: adivinos, místicos, ufólogos, pitonisas y buscadores para-anormales pensarán que tienen via libre para perseverar en sus chifladuras. Por supuesto esto no desmerece en nada a las teorías con extra-dimensiones como las teorías basadas en modelos de Kaluza-Klein, estas teorias son ciencia, y además muy emocionante, aunque permanecerán como hipótesis hasta que se validen experimentalmente o se refuten.

  2. “La conjura de los necios”, de John K. Toole, es un buen libro para sentirse identificado en ocasiones. Francis, disculpe por este comentario, pero tenía que escribirlo.

    • Vicente, se trata de un gran libro, muy divertido, muy fácil de leer y que nunca decepciona en una relectura.

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