ATLAS observa un bosón de Higgs con 126 GeV con 5,9 sigmas

Como muestra esta figura, tras incorporar el canal WW a la búsqueda del Higgs, el detector ATLAS del LHC ha observado un bosón de Higgs con una masa de 126,0 ± 0,4 (stat)  ±  0,4 (sys) GeV/c² con una confianza estadística de 5,9 σ (sigmas), es decir, la probabilidad de que los resultados sean debidos a ruido de fondo es de 1 en 588 millones. Se han analizado 4,8 /fb de datos de colisiones a 7 TeV c.m. obtenidos en 2011 y 5,8 /fb de datos a 8 TeV c.m. en 2012. La gran novedad respecto al resultado publicado el 4 de julio es la adición del canal H→WW*→eνμν, la desintegración de un Higgs en un par de W, uno de ellos virtual, que se desintegran en un par de leptones cargados (un electrón y un muón) y un par de neutrinos. El nuevo artículo técnico, enviado a Physics Letters B, es The ATLAS Collaboration, “Observation of a New Particle in the Search for the Standard Model Higgs Boson with the ATLAS Detector at the LHC,” CERN-PH-EP-2012-218, July 31, 2012 [los físicos teóricos disfrutarán de todas las figuras de ATLAS en esta web]. Se han hecho eco de esta noticia muchos blogs, entre ellos Tommaso Dorigo, “ATLAS: 5.9 Sigma For A 126 GeV Higgs !,” AQDS, July 31st 2012.

Básicamente, lo que se ha hecho es combinar los resultados para el canal WW que ya se habían publicado (yo me hice eco el 18 de julio). Por tanto, para los que siguen las noticias sobre el Higgs en este blog no es ninguna novedad. Sin embargo, aparecen varias figuras de gran belleza en el artículo que creo que deben ser comentadas.

Esta figura muestra el mejor ajuste de la señal observada a los datos experimentales. Un valor de μ = 1 corresponde a la existencia del bosón de Higgs predicho por el modelo estándar con cierta masa y un valor μ = 0 a su no existencia. El valor de μ = 1,4 ± 0,3 para un Higgs con 127 GeV puede parecer un poco alto, pero es consistente con el predicho por el modelo estándar. Más aún, cuando se combina con los resultados de CMS y del Tevatrón esta desviación se reduce muchísimo y el valor μ = 1 brilla con luz propia. Por lo tanto, si el Higgs observado no es el del modelo estándar, su desviación respecto a éste es muy pequeña.

Esta figura muestra que no solo se ha descubierto un Higgs con una masa de 126 GeV a 5,9 sigmas, sino que también se ha excluído que haya otro con una masa menor de 400 GeV con más de 5 sigmas (y menor de 600 GeV con al menos 2 sigmas). Este resultado es muy importante porque la supersimetría (SUSY) predice la existencia de dos bosones de Higgs neutros de paridad par (h y H); lograr que la masa de estos dos bosones no esté próxima requiere ajustes finos de los parámetros de los modelos SUSY, algo que desagrada a muchos teóricos (pues se supone que gracias a la SUSY se evitan otros ajustes finos y molesta que aquí haya un “a lo comido por lo servido”).

Los que echen en falta las figuras con banda brasileña, que conforme pasen los meses acabarán quedando en desuso, incluyo ésta.

Muchos os preguntaréis, ¿cuál es la importancia de la adición del canal WW y el paso de 4,9 a 5,9 sigmas? Para ser sinceros, la diferencia entre 5 y 6 sigmas es muy pequeña. La adición del canal WW, así como los canales ττ y bb, aporta poco porque son canales que requieren un análisis de un mayor número de datos para ser realmente significativos. Como muestra la curva azul en esta figura, por alguna razón que aún se desconoce hay una fluctuación hacia arriba respecto a las expectativas de más de dos sigmas. Con toda seguridad esta fluctuación (que se observa en ATLAS pero no en CMS y el Tevatrón) es la responsable de que aún haya algunas dudas en la comunidad de físicos sobre si el bosón descubierto es el predicho por el modelo estándar o un impostor. En mi opinión (no soy experto), esta fluctuación desaparecerá con los datos que se publiquen en diciembre de 2012. Los canales responsables de esta fluctuación son los más difíciles de estudiar y los menos sensibles (con los datos acumulados hasta ahora), por lo que son los más susceptibles de presentar este tipo de comportamientos anómalos. Aún así, hay una pléyade de físicos teóricos tratando de diseñar modelos del bosón de Higgs (no es fácil) que presenten este comportamiento anómalo, a ver si el burro toca la flauta y les cae la gloria por haber acertado.

Ya sabéis mi opinión. Ante la duda, la navaja de Ockham.

PS: También se ha publicado el artículo de CMS con los datos sobre el Higgs anunciados el 4 de julio. Este artículo indica que se esperaban 5,8 sigmas, pero que solo se han logrado 5,0 sigmas; esto es normal, a veces hay fluctuaciones a favor y a veces las hay en contra. El artículo, también enviado a Physics Letters B, para los físicos interesados en los detalles, es The CMS Collaboration, “Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC,” arXiv:1207.7235, Subm. 31 Jul 2012.

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Un pensamiento en “ATLAS observa un bosón de Higgs con 126 GeV con 5,9 sigmas

  1. Personalmente, si no aparece otro bosón de Higgs por debajo de la escala TeV, habrá que replantearse SUSY como paradigma…Estos datos son muy duros para SUSY-fanáticos…Si bien es cierto que se puede forzar un poco SUSY, no encontrar otro estado higgs-like por debajo del TeV significaría posiblemente:

    1) SUSY is wrong.

    2) Modelos “mínimos” SUSY y modelos naive supersimétricos a la papelera. A no ser que alguien explique por qué hay un espectro.

    Por cierto, … La probabilidad de que SUSY sea descubierta es posiblemente inversamente proporcional al tiempo que pasa sin que sea descubierta ¿?¿? LOL…Saludos.

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