Nuevos resultados sobre el bosón de Higgs en Moriond EW 2013

Dibujo20130306 diphoton higgs atlas 2011-2012

Hoy se han presentado en Moriond EW 2013 los primeros análisis de colisiones sobre el Higgs que comprenden todos los datos recabados en el LHC durante 2011 y 2012. Todos esperábamos la actualización del canal difotónico (H→γγ) tanto en CMS como en ATLAS, pero CMS mantendrá el suspense hasta la semana que viene (como pronto). ATLAS ha observado en este canal con 7,4 σ un Higgs con una masa de 126,8 ± 0,2 ± 0,7 GeV/c² (el error está dominado por los sistemáticos) con μ = 1,65 ± 0,24 ± 0,25 (para el Higgs del modelo estándar debería ser μ = 1). La razón de este exceso todavía no es conocida. A falta de datos de CMS, no merece la pena realizar conjeturas. Fabrice Hubaut (ATLAS), “Latest ATLAS studies on Higgs to diboson states,” Moriond EW, 06 Mar 2013 [slides], y Guillelmo Gomez-Ceballos (CMS), “Study of Standard Model Scalar Production in Bosonic Decay Channels in CMS,” Moriond EW, 06 Mar 2013 [slides]. Los interesados en ver los vídeos de las charlas pueden seguir el siguiente enlace. Más información de los resultados de CMS presentados en Moriond en “New CMS results at Moriond (Electroweak) 2013.”

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El exceso en el canal difotónico es una gran alegría para todos los físicos teóricos pues mantiene abierta la veda para la caza de nueva física más allá del modelo estándar. Sin embargo, tenemos que ser cautos. Por un lado, la magnitud del exceso está disminuyendo (en diciembre, ATLAS observó un valor μ = 1,8 ± 0,4 que ha disminuido ahora a μ = 1,65 ± 0,3; los rumores son que el exceso también ha disminuido un poco en CMS). Por otro lado, el exceso sigue siendo una fluctuación a sólo 2 sigmas y este tipo de fluctuaciones son muy habituales tras el análisis de grandes cantidades de colisiones. Por ello, como ya sabéis, mi opinión es que el exceso no es “real” sino un error sistemático asociado al análisis de la predicción teórica del modelo estándar (aunque quizás no desaparezca hasta que se utilicen las estimaciones teóricas 2γN³LO para el proceso H→γγ, en lugar de las actuales 2γNNLO; recuerda que para un Higgs a 125 GeV, el cociente entre el cálculo 2γNNLO y 2γNLO fue de 1,55 [más información]). Animación en fichero GIF de cómo se han obtenido los resultados en ATLAS (muy curiosa).

Dibujo20130306 cms atlas h zz 4leptons mass events and strength

El canal estrella para la búsqueda del Higgs, el canal H→ZZ→4l, ofrece una señal aún más clara del Higgs con 6,6 σ en ATLAS y 6,7 σ en CMS, aunque para una partícula con masa diferente, 125,8 ± 0,5 ± 0,2 GeV/c² en CMS y 124,3 ± 0,6 ± 0,5 GeV/c² en ATLAS. La señal de CMS apunta a un Higgs del modelo estándar (μ = 0,91 ± 0,3), mientras que la señal de ATLAS sigue mostrando dos “picos” para el Higgs (en este canal difiere respecto al canal difotónico y respecto a CMS en este mismo canal). La señal de CMS apunta al Higgs del modelo estándar, pero la de ATLAS difiere bastante, lo que apunta a que debe haber alguna fluctuación estadística en el análisis (como estos datos son preliminares, quizás se puede descubrir el origen en las próximas semanas).

Dibujo20130308 higgs lhc data - december 2012 vs march 2013

Como muestran estas dos tablas (fuente de la de arriba y fuente de la de abajo), los nuevos datos sobre el Higgs tienden a confirmar que se trata del bosón predicho por el modelo estándar. Cada día que pasa, las propiedades del nuevo bosón se parecen más a las predichas por la teoría. La semana que viene, en Moriond QCD, habrá nuevos datos sobre el Higgs (lo más esperado son los datos del canal difotónico en CMS). El acoplamiento del bosón observado a fermiones sólo había sido observado en el Tevatrón, pero ahora también se ha confirmado en el LHC. Por ejemplo, ATLAS y CMS han  observado su desintegración en dos leptones tau. En el LHC no es fácil observar la desintegración en un par de quarks bottom (pues el fondo de ruido es muy grande), pero en el Tevatrón la señal en este canal parece muy clara (unas 3 sigmas).

¿Cuándo la dirección el CERN dará su brazo a torcer y reconocerá que se ha descubierto el bosón de Higgs del modelo estándar? En mi opinión, será en julio, durante la conferencia EPSHEP 2013, Estocolmo, Suecia. Esta conferencia en la ciudad que concede los Premio Nobel será el lugar ideal para realizar este anuncio (pues en mi opinión el Premio Nobel de Física de 2013 está claro que será concedido al descubrimiento del Higgs). Lo cierto es que la combinación de los datos de LEP, Tevatrón y LHC no deja casi lugar a dudas: las desviaciones respecto a las predicciones teóricas, de existir, son muy pequeñas. ¿Cuándo se publicará por primera vez una combinación oficial LEP+Tevatron+LHC? La combinación oficiosa deja muy claro que el nuevo bosón es el Higgs.

10 pensamientos en “Nuevos resultados sobre el bosón de Higgs en Moriond EW 2013

  1. Creo que hablo por un montón de blogueros cuando digo: ¡estamos deseando que termines las clases y nos cuentes más!

  2. Un exceso de 2.3 sigmas no es para tirar cohetes. Que se mantenga el exceso es significativo (confieso que a mí me sorprende), pero no definitivo. Excesos de hasta 3 sigma pueden “ir y venir” perfectamente, como saben los que trabajan en HEP y en estadística de sucesos muy raros como son los expertos en física de partículas. Yo esperaba que el exceso hubiera disminuido, por lo que esto no es una mala noticia. No es “evidencia” todavía, pero sí algo que aún puede dar exiguas esperanzas a los low energy SUSY-fanáticos (parcialmente, porque el espacio de parámetros se va cerrando y cada vez queda menos opciones y modelos que puedan reproducir los datos-algo bueno…En parte solamente). Mi impresión, sobre todo tras unos plots que he visto que parecen casi descartar “otros Higgs-like particles” hasta unos 800-900GeV, es que…O bien se confirma que esos dos picos son en realidad un “doblete” escalar (cosa que no tengo muy clara porque habría que coger entre alfileres estos datos con aún estadística y luminosidad relativamente bajas-habrá que esperar al upgrade para resolver esta cuestión, me temo, si no aparece alguien con una interpretación y análisis “inteligente” de las diferentes muestras), o lo que es más posible, un solo HIggs-like y luego un desacoplo muy grande entre él y otro… Yo aún no he visto ningún modelo con Higgs que de una predicción que se pueda mirar con los datos actuales, sino fits de BSM theories…Así que…Creo que de momento, empiezo a verlo un poco oscuro…Y me interesará ver si algo dicen sobre la anchura invisible de esta “partícula” de entre 124 y 127 GeV…Creo que para la cuestión de Nueva Física, no sólo será el modo difotónico uno de los jueces, sino el difícil estudio de la anchura invisible del Higgs (en LHC al ser un colisionador hadrónico, será complicado analizar ese modo) el que arroje posiblemente las pistas más importantes…En especial, H–> XX (X siendo una partícula no cargada bajo el grupo gauge del SM) o similares es algo que hay que buscar denodanadamente para acotar New PHysics. De momento, la Naturaleza parece esquiva e impermeable a sus secretos en la escala TeV… ¿Por cuánto tiempo?

      • Mire, Sr. Mariano Gómez o como se llame, …Decir que los experimentos del LHC son un sinsentido es como decir que la Tierra no gira alrededor del Sol. No sé cómo habrá conseguido que le publiquen en tendencias, pero ya me informaré… Decir esto denota una pobre comprensión tanto del Principio de Equivalencia (en cualquiera de sus versiones, fuerte, débil o einsteniano), de relatividad e incluso de electromagnetismo:

        “(…)En esta versión del principio de equivalencia, Einstein no tuvo en cuenta que en la caída libre, debido a la aceleración de la gravedad, la trayectoria aparente de un rayo de luz transversal es curva, mientras que, respecto de sistemas inerciales sin gravedad, los rayos de luz no se curvan. Por consiguiente, las leyes de la curvatura aparente de la luz están en contra de todas las versiones del principio de equivalencia de la teoría general de la relatividad.(…)”

        Error 1. Einstein sí que tuvo en cuenta que debido a la gravedad, los rayos de luz se curvan y siguen una geodésica. Fue lo probado por Edington en 1919 (el famoso eclipse), que la luz se curvaba como predecía la teoría de Einstein.

        Error 2. Dices que respecto a sistemas inerciales sin gravedad los rayos de luz no se curvan. Eso no es preciso machote. En caida libre y “localmente” no puedes distinguir un sistema acelerado uniformemente de un campo gravitacional. Sin embargo, queda algo (la gravedad NO puede desconectarse porque es “universal”, como la caida libre, otra cosa es que la en caida libre algo sea Weightless aparentemente). Lo que queda son las fuerzas de marea generadas por la distribución de masa y que curva el espacio-tiempo.

        Error 3. Dices que las leyes de la curvatura aparente de la luz están en contra de todas las versiones del principio de equivalencia de la relatividad general. MENTIRA: si eso fuera cierto, el gravitational lensing no permitiría hacer las cosas que evidentemente hace. Otra cosa muy distinta (que no tienen nada que ver con tu comentario ni con el principio de equivalencia) es que el electromagnetismo es una teoría gauge con grupo U(1). Tiene una conexión sobre un fibrado y puede definirse una noción de curvatura para el campo electromagnético (esencialmente es el field strenght). No puedes mezclar churras con meninas, la noción de curvatura que hay en electromagnetismo es totalmente distinta a la que hay en relatividad general. De hecho uno de los problemas fundamentales de la relatividad general es que NO es una teoría gauge (no al menos la relatividad general einsteniana aunque sí otras extensiones de la misma pero que de momento no han podido ser comprobadas -no aparece por ningún lado la torsión ni otros campos asociados a dichas extensiones, quizás el Higgs sea un portal a eso).

        Me parece Vd. demasiado pretencioso y muy bocazas con sus palabras. A parte que hay mucha confusión en su lenguage y ni una sola predicción falsable NUMÉRICA (no blablabla) en su teoría. Ya me informaré de quien le ha dejado publicar en tendencias, porque me parece sinceramente abominable el artículo que ha publicado.

      • amarashiki, tendencias21 mezcla en algunos artículos ciencia y religión y parece tener una clara inclinación hacia artículos de tufillo “metafísico” en los que el rigor científico brilla por su ausencia.

  3. Gracias Francis. Estaremos atentos. Por cierto, cuando sepas algo de si ya se sabe que el spin es 0 y de si ya se puede que asegurar que la partícula es elemental nos lo dices …

  4. “amarashiki, tendencias21 mezcla en algunos artículos ciencia y religión y parece tener una clara inclinación hacia artículos de tufillo “metafísico” en los que el rigor científico brilla por su ausencia”.

    Si bien la religión y la ciencia (y la física) son materias diferentes y no es bueno mezclarlas, también es cierto que la física no se libra de discursos metafísicos. Es ciertamente arrogante/prepotente el intento de algunos científicos (y físicos) por imponer sus tesis y conjeturas a otra materias que tienen su propia epistemología, y también es patética la maniobra sutil que pretende sustituir la religión o la filosofía por la ciencia. En un comentario reciente mostré la intromisión de Lord Kelvin en la teoría darwinista, un hecho que perjudicó su desarrollo. Hay muchos ejemplos de acciones metafísicas realizadas por científicos, pero se disculpan porque se proclaman desde el método científico, aunque no son más que declaraciones pomposas sin fundamento alguno. En resumen, no es bueno mezclar ciencia y religión, pero tampoco es deseable que la ciencia arrime el ascua a su sardina cuando le convenga a sus intereses.

  5. Lo de de quitar y poner reyes me produce el mismo escepticismo que analizar el decurso de las diversas actividades humanas a posteriori, esos análisis son tan brillantes como ambiguos porque la marcha del mundo y sus habitantes tienen una inercia considerable. No quiero decir que el hecho de construir una epistemología histórico-científica sea inútil pero tampoco me hago ilusiones al respecto. Simplemente pongo de relieve las maniobras opacas, dialécticas y epistémicas, que enmascaran el discurso metafísico de la ciencia en general y de la física en particular. Para hacer metafísica ya están los metafísicos; y para hacer teología, ya están los teólogos. La conjetura, la fantasía y la especulación son acciones de la mente humana que no deben elevarse a dogmáticas, aunque se hagan desde el método científico.

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