El Higgs y el nuevo récord de colisiones acumuladas en el LHC del CERN

Los dos grandes experimentos en el LHC del CERN han logrado un récord de colisiones acumuladas (luminosidad integrada), superando en 2012 el total de colisiones acumuladas en 2011, 2010 y 2009. En concreto, CMS ha superado los 5,42 /fb (inversos de femtobarn) y ATLAS los 5,26 /fb. El análisis de estas colisiones en busca del bosón de Higgs es suficiente para proclamar un descubrimiento (si se combina con los resultados del año pasado). Más información en Tommaso Dorigo, “Enough Luminosity For A Higgs Discovery!,” A Quantum Diaries Survivor, June 5th 2012.

Para evitar que haya una filtración que conduzca a algún rumor temprano, se está realizando en CMS un análisis “ciego,” es decir, tal que los que trabajan en el análisis de datos no puedan saber el resultado que se obtendrá antes de que se aplique el último paso del análisis, reservado a unos pocos; por cierto, la explicación oficial de que el análisis sea “ciego” es para que los propios investigadores no lo sesguen con sus propios prejuicios. Más información en Sean Carroll, “Higgs Progress,” Cosmic Variance, June 11th 2012.

Sin embargo, por ahora en ATLAS no se está realizando un análisis “ciego” y por ello ya se oyen algunos rumores; en concreto, parece que ya se han observado varios eventos con una energía alrededor de 125 GeV en el canal difotónico (la desintegración de un Higgs en dos fotones, el canal más relevante en los análisis realizados en 2011). Por lo que parece, ya hay una señal del Higgs a 125 GeV con al menos dos sigmas de significación estadística. No habrá que esperar mucho para confirmar estos rumores, pues dentro de un mes conoceremos el resultado final (tras el análisis de al menos 4,5 /fb en ATLAS y CMS, por separado) en el congreso estrella del verano, ICHEP 2012. Más información sobre el rumor en Peter Woit, “High Drama,” Not Even Wrong, June 7, 2012.

La fecha tope (deadline) para la toma de datos de colisiones que podrán ser analizados para el congreso ICHEP, según Philip Gibbs, “LHC Prepares for ICHEP,” viXra log, June 10, 2012, ha sido este pasado fin de semana (10 de junio), lo que implica que se presentarán análisis con más de 5 /fb de colisiones en ATLAS y CMS. ¿Qué podemos esperar de la conferencia ICHEP de principios de julio? Por un lado, se extenderá el intervalo de exclusión actual para el Higgs por la parte de altas energías; en los análisis de 2011 con colisiones a 7 TeV el intervalo de masas estudiado está entre 110 y 600 GeV/c2, pero con las colisiones a 8 TeV durante 2012 se podrá excluir el Higgs en hasta una energía de 800 GeV/c2, es decir, esperamos que se excluya un Higgs en el rango de masas de 600 a 800 GeV/c2.

Por otro lado, se debería confirmar (o refutar) la señal observada el año pasado de un Higgs con un masa entre 124 y 126 GeV/c2. Y finalmente, se comprobará si el comportamiento inesperado del Higgs a 125  GeV/c2 en ciertos canales se refuta (como muchos tememos) o se confirma (lo que será muchos más interesante); se espera que se analice por primera vez un nuevo canal, la desintegración H → Z + γ (la desintegración de un Higgs en un bosón Z y un fotón). Sin lugar a dudas el resultado combinado LEP+Tevatron+LHC 7 TeV+LHC 8 TeV que se obtendrán con el software de Philip Gibbs dará información muy relevante sobre el Higgs con una significación estadística oficiosa de unas cinco sigmas (suficientes para proclamar de forma oficiosa un descubrimiento).

Más información sobre estos temas en Matt Strassler, “LHC Passes Milestone,” Of Particular Significance, June 11, 2012.

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4 pensamientos en “El Higgs y el nuevo récord de colisiones acumuladas en el LHC del CERN

  1. Unas preguntas para Francis, que es el experto:
    ¿Cómo se puede distinguir a 125 GeV si es el Higgs u otra partícula?
    Con los datos disponibles, ¿por qué se afirma que esa supuesta partícula a 125 GeV es el Higgs? ¿Qué pruebas hay al respecto?

    • Físico, todavía no sabemos si la señal a 125 GeV es una artefacto estadístico o una señal de una partícula nueva, aunque en mi opinión personal es esto último. Si es una partícula, para saber sus propiedades hay que estudiar las desintegraciones (colisiones) que muestran dicha señal, en función de las propiedades de estas desintegraciones se puede saber si se trata del Higgs o de otra cosa.

      Ahora mismo, con los datos disponsibles se cree que la señal de 125 GeV corresponde a una partícula de espín cero (saberlo requiere un análisis técnico que ya se hecho, más información sobre las pruebas a favor en “Según John Ellis, las colisiones del LHC en 2011 favorecen un Higgs con espín cero“), por lo que todo apunta a que sea el Higgs.

      Por otro lado, podría ser el Higgs predicho por el modelo estándar o un “primo” cercano (ya que algunos modos de desintegración muestran un comportamiento un poco diferente al esperado, pero compatible con una fluctuación estadística en dicho modo). Pero todavía es pronto (estamos hablando de un número de colisiones con Higgs sobre el ruido de fondo que se pueden contar con los dedos de las manos) y falta acumular más colisiones para saberlo con seguridad.

      • ¡Gracias! Es decir, podría ser otra cosa. Habrá que esperar. Estoy de acuerdo con el sistema ciego ese si eso evita la rumorología sin fundamento.

  2. En mi opinión si es posible alcanzar las 5 sigmas combinando los datos que ya tenemos con los del año pasado este análisis debería de hacerse inmediatamente después del análisis de los datos de este año. Ignoro cuantas horas de computación requeriría el proceso pero es de suponer que este análisis puede hacerse en paralelo sin perjudicar la toma de datos de las colisiones. Este análisis es absolutamente fundamental, estamos hablando del descubrimiento oficial del Higgs, el evento más importante de la física de las últimas décadas. Además, una vez descubierto todos los esfuerzos se enfocarían a la tarea no menos importante de averiguar si este Higgs es el del SM. Puedo entender que quieran estar absolutamente seguros pero esperar a tener 5 sigmas por experimento nos llevaría a esperar a final de año, si el análisis se puede hacer en breve debería de hacerse a la mayor brevedad posible.

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