El Higgs “fermiofóbico” y los rumores para San Fermín sobre el Higgs en el ICHEP 2012

Lo primero es lo primero, los rumores. Como ya viene siendo costumbre, Peter Woit vuelve a lanzar rumores sin fuente: se ha observado en el LHC del CERN una señal a 4 sigmas de la existencia de un bosón de Higgs con una masa de unos 125 GeV (“The Higgs Discovery,” NEW, June 17, 2012). El rumor sobre ATLAS se lanzó hace unos días, ahora también se incluye a CMS (que ha realizado un análisis “ciego”). “En el primer congreso estrella de física de partículas de este verano, el ICHEP2012 que se celebra en Melbourne, Australia, se anunciarán los nuevos resultados sobre la búsqueda del Higgs en el LHC (tanto CMS como ATLAS) el sábado 7 de julio, entre las 17:30 y 18:00 (hora de Madrid, en Melbourne será entre las 09:30 y las 10:00).”

Como también ya es habitual, Philip Gibbs se hace eco de estos rumores, para darle más coba a Woit, en “ICHEP Higgs Rumours = Discovery ?,” viXra, June 17, 2012. En el canal difotónico, el año pasado se alcanzó una significación estadística para un Higgs de unos 125 GeV de hasta 3,1 sigmas en CMS y hasta 2,9 sigmas en ATLAS (estimación oficiosa de Gibbs, más optimista que la oficial del CERN). Estas estimaciones oficiosas, al añadir más de 4 /fb de datos de colisiones en el LHC a 8 TeV c.m., se logrará una estimación oficiosa de más de 5 sigmas (un descubrimiento oficioso) para el Higgs. Hay que recordar que estas estimaciones oficiosas se basan en combinar los datos de LEP, Tevatrón, ATLAS y CMS, algo que no se realizará de forma oficial hasta 2013 y no se publicará hasta julio de 2013, como pronto. En el CERN se desea que ambos experimentos, ATLAS y CMS, descubran el Higgs de forma independiente, algo que podrán hacer sin combinar sus colisiones a finales de este año.

Por supuesto, Gibbs nos recuerda que (1) no se puede confiar en los rumores; (2) a estas fechas, CMS debería haber analizado al menos 4,5 /fb de colisiones y ATLAS al menos 3 /fb de colisiones (estos datos también son rumores), si ya se ve una señal a 4 sigmas es posible que en julio la señal todavía tenga más significación; y (3) una evidencia a 4 sigmas con solo los datos de 2012 es un poquito mejor de lo esperado (es decir, una fluctuación estadística a favor del Higgs), pero todo depende de lo bien que hayan funcionado las técnicas de mitigación del apilado (pileup) de colisiones durante los análisis (aunque para el canal difotónico este inconveniente afecta muy poco).

Lo segundo es hablar del Higgs fermiofóbico. Lo primero de lo segundo, aclarar la traducción. En español debería llamarse Higgs fermiófugo, pero la costumbre entre los físicos experimentales es traducir “fermiophobic” por “fermiofóbico.” Lo siento por los lingüistas, pero cambiar las costumbres es difícil (recuerda que el “positón” (traducción correcta de “positron” en inglés) es mal traducido “positrón” por cuestiones de costumbre) y las lenguas vivas evolucionan gracias a las costumbres.

¿Qué es un Higgs fermiofóbico? Un Higgs cuyos acoplamientos al quark top, al quark bottom y a los leptones tau (y a los demás quarks y leptones, pero son poco relevantes por su pequeña masa) son mucho más pequeños de lo que predice el modelo estándar, o están anulados por alguna razón (hay muchas propuestas teóricas). Un Higgs fermiofóbico debe ser observado gracias a los canales de desintegración WW, ZZ, γγ, y Zγ (y muchos otros pero con probabilidad despreciable).

Los datos de colisiones de 2011 en el LHC han mostrado señales del Higgs en el canal γγ, y algo menos en los canales WW y  ZZ (en julio en el ICHEP se prevé que también en el canal Zγ). Da la casualidad que estos canales son los asociados a un Higgs fermiofóbico, lo que ha generado cierta expectación entre los físicos teóricos. Pero debemos ser fieles a la verdad, para un Higgs de 125 GeV, la señal esperada para un Higgs fermiofóbico en estos canales coincide con la esperada para un Higgs del modelo estándar en dichos canales, como muestra esta figura [fuente].

Por tanto, no podemos descartar que se haya observado un Higgs fermiofóbico, pero mientras los canales “fermiónicos” (especialmente bb y ττ) sigan dando una relación señal/ruido tan mala, la preferencia oficial debe ir hacia el Higgs del modelo estándar. Ello no quita que los físicos experimentales busquen un Higgs de este tipo y la figura de abajo muestra el resultado obtenido en CMS para el canal difotónico con 4,8 /fb de colisiones de 2011 a 7 TeV c.m. Recuerda, en esta figura solo aparece el canal γγ.

Interpretar esta figura requiere dos consideraciones. La primera, hay una señal, aunque débil, en el canal bb que ha sido observada en el Tevatrón, en contra de un Higgs fermiofóbico. La segunda, otros canales de desintegración no muestran un pico tan claro para un Higgs fermiofóbico como el canal difotónico mostrado en esta figura. La tercera, las colisiones analizadas en 2011 no son suficientes para excluir un Higgs fermiofóbico con una masa por encima de unos 130 GeV, lo que hace que el pico (línea negra) que se observa a 125 GeV se parezca más a una fluctuación estadística que a un pico bien definido. Y la cuarta, para la mayoría de los físicos experimentales, se trata de una simple casualidad, debido a que el Higgs parece que tiene la masa adecuada (125 GeV) para que ocurra esta coincidencia entre el caso fermiofóbico y el del modelo estándar.

Por supuesto, en física de partículas nunca se puede decir nunca jamás (y las sorpresas son lo realmente maravilloso de este campo del saber). Habrá que esperar a los análisis presentados en el ICHEP 2012 para confirmar o desmentir estas señales fermiofóbicas, pero mi opinión es que serán desmentidas. En concreto, “Search for a fermiophobic Higgs particle” (7 de julio) y “Fermiophobic Higgs Boson in Associated Production with a Massive Vector Boson” (6 de julio).

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5 pensamientos en “El Higgs “fermiofóbico” y los rumores para San Fermín sobre el Higgs en el ICHEP 2012

  1. Viene a ser lo mismo un Higgs fermiofobico que un Higgs que no da masa a los fermiones, sólo a los bosones rotos, ¿no?

    Tampoco me sorprenderia un Higgs que sólo diera masa al top, y los demas la tomaran a partir de ahi por otro mecanismo, pero no se si es posible teoricamente (ie anomalias y tal)

    • Me autorespondo, despues de mirar los articulos, que claro el top ni pincha ni corta aqui. El asunto esta en los decays a tau y a bottom, que deberian haber sido, particularmente el del tau, bastante visibles. Los resultados del año pasado, al menos para ATLAS; eran marginalmente mas significativos que los de higgs estandar (unas decimillas en sigma, tampoco demasiado). Pero anima bastante el que sigan usando las transparencias en las charlas; parece implicar que no tienen decays a tau en el lote actual.

  2. ufff, me faltan conocimiento de estadistica para entender esa ultima grafica. Por lo demas… disiento en que el positron tenga que llamarse positon, ya que la etimologia de positron es posi(tive)+(elec)tron. Esta claro que tron no es el sufijo adecuado, de la misma manera que no ha sido mesotron, sino meson. Pero, es que a diferencia de todos esos nombres, electron (del griego, elektros: ambar), proton (protos: primero) o meson (mesos: medio), positron no viene del griego si no de una mezcla de palabras ya existentes. Por lo que no tiene sentido llamarle POSITON por que no tiene un origen clasico.

    • Creo recordar que ya los problemas comienzan con anion y cation, que son palabras que a los estudiosos de griego clasico les chocan bastante, porque no acaba de resultar natural esa terminacion. Se la supone homenaje a la frase de Democrito, “plêres kai stereon to on, to de kenon to mê on”, pero incluso esa frase es un juego de palabras bastante extremo.

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