Cómo ilustrará LHC los nuevos resultados sobre el bosón de Higgs

Dibujo20130724 Reconstructing the likelihood from subchannel information - diphoton channel Atlas - cms Una vez descubierto el bosón de Higgs hay que estudiar todas sus propiedades. Los primeros estudios se han centrado en sus modos (canales y subcanales) de desintegración, pero ahora hay que hilar más fino. La nueva recomendación del LHC es ilustrar la “fuerza” (strength) de la señal comparada con la predicción del modelo estándar, llamada μ, haciendo referencia no sólo al canal (o subcanal) de desintegración, sino también al modo de producción del Higgs. Por ello se recomienda utilizar μ(X,Y), donde X es el modo de producción e Y es el canal de desintegración. Los valores para X son ggF para la fusión de gluones (gg→H), VBF para la fusión de bosones vectoriales (WW→H y ZZ→H), y ZH, WH, o ttH para la producción asociada a bosones Z, W y pares de quarks top. Los valores para Y son los canales de desintegración conocidos por todos (γγ, WW, ZZ, bbar, Zγ, …). Nos lo cuentan en F. Boudjema et al., “On the presentation of the LHC Higgs Results,” arXiv:1307.5865, Subm. 22 Jul 2013 (artículo resultado de la discusión en los workshops “Likelihoods for the LHC Searches”, 21-23 January 2013 at CERN, “Implications of the 125 GeV Higgs Boson”, 18-22 March 2013 at LPSC Grenoble, and from the 2013 Les Houches “Physics at TeV Colliders” workshop). Dibujo20130724 Reconstructing the likelihood from subchannel information - ZZ channel Atlas - cms La función μ(X,Y) se calcula con la siguiente fórmula σ(X) BR(H→Y) / (σSM(X) BRSM(H→Y)), de tal forma que un valor menor (mayor) que la unidad significa defecto (exceso) respecto a la predicción del modelo estándar. Para mucha gente la nueva notación puede resultar engorrosa porque ahora mismo la mayoría de los datos publicados consideran dos posibilidades para X, en concreto, ggF + ttH y VBF + VH (donde VH = ZH + WH), pero los expertos del LHC creen que pronto se empezarán a publicar resultados utilizando los diferentes modos de producción por separado y ahí es donde la nueva notación muestra toda su eficacia. Por cierto, se seguirán usando μ(X) y μ(Y) para análisis combinados de canales y modos de producción, respectivamente. Dibujo20130724 CMS likelihood mu ggF-ttH vs mu VBF-VH plane Además, algunos físicos preferirán usar subíndices en lugar μ(X,Y) como ilustra esta figura, aunque en el texto de este blog me parece que voy a usar más los paréntesis (me parece más claro). Hay muchas cosas que se quedan en el tintero, pero que algún día dejarán de estarlo, complicando la notación aún más. Por ejemplo, el orden de la teoría de perturbaciones utilizado para la predicción teórica (NNLO, NNLL, NNNLO, etc.), o la técnica de análisis de las colisiones utilizadas (MVA, Cut-based, etc.). Por ahora estos datos adicionales seguirán formando parte de los pies de las figuras que ilustren los resultados.

La búsqueda de rastros más allá del modelo estándar en la física del bosón de Higgs será cada día una labor de más precisión y por ello habrá que analizar hasta los más mínimos resquicios.

4 pensamientos en “Cómo ilustrará LHC los nuevos resultados sobre el bosón de Higgs

  1. Pregunta de zopenco absoluto, ¿cuanto más centrado en el 1,1 y más circular sea la mancha de sigmas más “de Higgs” es el bosón descubierto?

    • La predicción del modelo estándar es el punto (1,1), pero no es necesario que la “mancha” sea circular, podría ser alargada. Lo importante es que el área de la mancha sea pequeña.

  2. Creo que a menudo “el ansia” por encontrar nueva física nos hace olvidar el enorme logro conseguido el 4 de Julio del año pasado por los físicos del LHC. Se ha detectado la vibración del primer campo escalar conocido que forma parte del vacío cuántico. Sin usar matemáticas es casi imposible explicar cosas tan abstractas en términos de analogías con cosas conocidas. Para mi lo más fascinante del Higgs es el mecanismo cuántico de generación de la masa: en los leptones (electrones por ejemplo) el Higgs permite la oscilación entre las componentes quirales derecha e izquierda y es esta oscilación la que “crea” la masa del electrón, es decir, en su nivel más fundamental la masa (inercial) del e- se debe a una interacción entre campos cuánticos: el campo electrónico y el campo de Higgs. En el caso de los bosones (como el W y el Z) la masa se adquiere, mejor dicho, se adquirió cuando el Universo se enfrío por debajo de 246 GeV mediante el acoplamiento de las componentes del Higgs a los campos cuánticos de los bosones W y Z de forma que estos adquieren un nuevo grado de libertad longitudinal: la masa. Si esta visión es correcta en términos generales entonces la masa inercial es debida en última instancia a la interacción entre campos cuánticos, dicha interacción “ralentiza” el movimiento de las partículas produciendo el efecto de lo que conocemos como masa.
    Especulando un poco me pregunto si la máxima velocidad de la luz en el vacío cuántico c es debida en última instancia a la interacción del campo bosónico sin masa (la luz) con algún campo cuántico escalar del vacío que aún no hemos detectado (puede haber muchos de estos campos en el vacío sin detectar).
    Otra de las cosas fascinantes del Higgs es su función en el mecanismo de ruptura de la simetría electrodébil, es increíble que fuerzas aparentemente tan diferentes como el electromagnetismo y la fuerza débil sean en realidad la misma fuerza por encima de 246 GeV.
    Por cierto, faltan todavía muchas cosas que estudiar sobre el Higgs como su anchura, los valores de su potencial y como interacciona el Higgs consigo mismo, lo malo es que muchos de estos estudios deberán esperar al ILC.
    Si se piensa fríamente es increíble que el cerebro humano pueda lograr cosas como estas, desde luego su increíble capacidad para utilizar el poder de las matemáticas y la experimentación puede elevar al conocimiento humano hasta cotas insospechadas…

  3. Yo también veo al Higgs como un campo, con independencia de los bosones que contenga.

    “Especulando un poco me pregunto si la máxima velocidad de la luz en el vacío cuántico c es debida en última instancia a la interacción del campo bosónico sin masa (la luz) con algún campo cuántico escalar del vacío que aún no hemos detectado (puede haber muchos de estos campos en el vacío sin detectar)”.

    Éste es un asunto interesante que hay que investigar, ya he mencionado que Einstein escribió que la luz transporta masa, es decir, se transporta a sí misma. Un fotón no tiene masa, pero una montaña de fotones hacen masa, el sol y las estrellas son ejemplos de lo que digo.

    “Si se piensa fríamente es increíble que el cerebro humano pueda lograr cosas como estas, desde luego su increíble capacidad para utilizar el poder de las matemáticas y la experimentación puede elevar al conocimiento humano hasta cotas insospechadas”…

    Cierto, pero también hay que tener en cuenta el conocimiento de uno mismo, que no siempre tiene que ver con el intelecto. A medida que envejezco me doy cuenta de la importancia de nuestros compañeros de viaje, sean humildes o titulados, leídos o ágrafos. La calidad humana de nuestros semejantes nos afecta aunque no lo notemos.

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