El método más rápido para determinar el espín del bosón de Higgs

Hay un método para saber si la partícula descubierta en el LHC el 4 de julio es una partícula de espín cero escalar (0+), pseudoescalar (0-), o si tiene espín dos (2+), que se basa en un método ya propuesto para las colisiones en LEP. Como no, John R. Ellis y varios colegas han rescatado este método basado en la distribución de la masa invariante en las colisiones que producen un Higgs y un bosón vectorial W o Z, es decir, las colisiones pp→ZH, y pp→WH. Utilizando simulaciones por ordenador en PYTHIA y Delphes, estos físicos han mostrado que las colisiones acumuladas a fecha del 4 de julio podrían ser suficientes para decidir esta importante cuestión. Como es obvio, todavía el método no ha sido aplicado a datos reales. Según este artículo teórico, los datos actuales en el LHC7+LHC8 podrían presentar mucho ruido, pero los datos recabados por el Tevatrón (combinando DZero y CDF) serían suficientes. Lo que reafirma la enorme importancia de los datos de colisiones obtenidos por el Tevatrón en la búsqueda del Higgs. Por supuesto, habrá que esperar cierto tiempo hasta que los físicos experimentales apliquen este método a los datos reales de colisiones, aunque todo apunta a que en los próximos meses se podría decidir la cuestión del espín de la nueva partícula descubierta en el LHC  con una masa entre 125 y 126 GeV. El artículo técnico, para los interesados en los detalles, es John Ellis et al., “A Fast Track towards the `Higgs’ Spin and Parity,” arXiv:1208.6002, Subm. 29 Aug 2012.

PS (8 sep. 2012): Solo en el canal difotónico, con 25 /fb de colisiones en ATLAS y CMS, ya es posible determinar el espín del Higgs (separando espín cero de espín dos al menos a 5 sigmas) según el artículo de Alexandre Alves, “Is the New Resonance Spin 0 or 2? Taking a Step Forward in the Higgs Boson Discovery,” arXiv:1209.1037, Subm. 5 Sep 2012.

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5 pensamientos en “El método más rápido para determinar el espín del bosón de Higgs

  1. Bueno, me gustaría creer que es así, pero la cosa no es tan sencilla y, ciertamente, la vamos a analizar. El problema estriba en que en el artículo de Ellis et al. no se considera el ruido de fondo ( incluso se afirma, erróneamente, que éste es muy pequeño para el caso del Tevatrón). Habrá que ver como se comporta el ruido de top, dibosones y V+jets, en particular.

    • Gracias, Alberto, por tu comentario. La verdad es que sería una gran noticia que el Tevatrón pudiera determinar el espín y la paridad del Higgs antes de que lo haga el LHC.

  2. Desde el día 4 de Julio la Física tiene toda una nueva rama que explorar: la física del Higgs. De momento, solo el descubrimiento del Higgs ya ha resuelto uno de los grandes enigmas de la Física: el origen de la masa inercial. Por cierto, para un lego como yo ahora que sabemos que la masa inercial es consecuencia de la interacción con el campo escalar de Higgs resulta más desconcertante la aparente igualdad entre masa inercial y masa gravitatoria ¿Por que diablos son iguales cuando en teoría tienen un origen totalmente distinto?
    Este año quizás ya sabremos si la partícula encontrada es la que “creó” Peter Higgs con un lápiz y un papel hace varias décadas o es uno de los Higgs neutros que predice la supersimetría u otro “impostor”. El estudio del primer campo escalar encontrado tiene que revelarnos alguno de los profundos problemas que posee la física actual, al igual que el estudio de los neutrinos, las ondas gravitatorias, los datos de Planck, los experimentos sobre materia oscura, etc etc. En cualquier momento puede saltar el hallazgo que permita encajar las piezas del enorme rompecabezas que tenemos que resolver. Quizás muchos de los que aqui estamos no veamos el puzle completo aunque me conformo con ver una parte significativa, además, el placer está en la búsqueda más que en el éxito final (o eso dicen…)

    • planck, no lleves tan lejos la analogia de masa inercial con inteaccion con el campo de higgs.
      el mecanismo de higgs permite explicar los terminos de masa (energia en reposo, o en su sistema de referencia propio) de las particulas elementales (en realidad de los bosones WyZ de la interaccion electrodebil, y, a traves de acoplamientoa “ad hoc” de Yukawa, de quarks y leptones).
      Pero la masa inercial de sistemas compuestos viene determinada esencialmente por las energias de inteaccion entre sus componentes. Asi,por ejemplo, la masa de un proton viene determinada, fundamentalmente, por las interacciones fuertes entre sus quarks.
      Hay que cuidarse al hacer analogias de fisica clasica con teorias cuanticas de campos. El mecanismo de Higgs es un asunto de teoria cuantica de campos y la masa de las particulas elementales es un termino de la definicion de su propio campo.

      • Sí, lo se, el Higgs sería responsable de un porcentaje pequeño de la masa. Y tienes razón, quizás he llevado la analogía muy lejos.
        Gracias por tu comentario.

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