El bosón de Higgs tiene una masa de 120,7 GeV según predice el físico teórico John Ellis

Dibujo20090901_Higgs_boson_mass_limits_SUSY_from_Ellis_paper

Los aficionados a Punset y Redes conocen bien a John Ellis, experto del CERN en supersimetría (SUSY), que está escribiendo una serie de artículos muy interesantes en los que utiliza los mejores datos experimentales disponibles para predecir teóricamente lo que el LHC descubrirá en los próximos años utilizando diversas teorías. Su último artículo realiza una predicción espectacular: el bosón de Higgs supersimétrico de menor masa tiene unos 120,7 GeV/c2, justo un poquito más del mejor límite inferior de su masa 114,4 GeV/c2 según el LEP2. De confirmarse esta predicción teórica, el LHC del CERN encontraría esta partícula con relativa facilidad en un par de años. Nos lo cuenta magistralmente Tommaso Dorigo, tras su retorno de vacaciones, en “The Higgs Mass ? 120 GeV, SUSY Says,” A Quantum Diaries Survivor, August 24th 2009. El artículo técnico es O. Buchmueller et al. ”Likelihood Functions for Supersymmetric Observables in Frequentist Analyses of the CMSSM and NUHM1,” ArXiv, July 31st, 2009, y tiene entre sus autores, además de John Ellis, a otro de los grandes expertos en SUSY, Sven Heinemeyer, y a expertos experimentales como Albert De Roeck y Henning Flächer. Un elenco de autores que garantiza que este artículo no es “moco de pavo.” Más aún, el artículo está muy bien escrito y se lee bastante fácil, con lo que si eres físico (aunque no seas teórico) disfrutarás mucho con su lectura. Para los demás, trataré de no ser muy técnico en esta entrada.

La supersimetría y el Modelo Estándar se pueden “pegar” de muchas formas. La más sencilla es el Modelo Minimal SuperSimétrico (MSSM). Es tan sencilla que tiene un grave problema. Predice que el bosón de Higgs de menor masa (predice 5) debe tener una masa similar a los bosones vectoriales intermedios W y Z de la teoría electrodébil (unos 80 GeV). La Naturaleza es sutíl. Dicho bosón de Higgs no ha sido encontrado. Los límites experimentales indican que el bosón de Higgs, de existir, tiene una masa superior a 114,4 GeV. El “pegado” de dos teorías puede ser “natural” o “forzado.” Si forzamos la máquina matemática de la supersimetría podemos hacer crecer la masa del bosón de Higgs más ligero de la teoría MSSM. ¿Hasta qué límite? Quizás, sin límite. Las retorcidas mentes de los teóricos son así.

Según John Ellis y sus colaboradores, una variante de la supersimetría mínima, llamada CMSSM (C por constrained), predice un valor justo por debajo del límite experimental (un límite extremadamente fiable). La figura que abre esta entrada, izquierda, ilustra el resultado. Casi con completa seguridad esta variante no es el modelo supersimétrico correcto de la Naturaleza.

Pero los físicos teóricos tienen muchas bazas escondidas debajo de su manga. Hay variantes “menos” naturales del modelo MSSM que predicen masas más altas para el bosón de Higgs más ligero. John Ellis y colaboradores consideran el modelo NUHM1 (Non-Universal Higgs Mass). Utilizando dicha variante se obtiene el lado derecho de la figura que abre esta entrada. El valor más probable para la masa del bosón de Higgs más ligero, como indica el título de esta entrada, es de 120,7 GeV. Un valor que abre las expectativas de todos los físicos experimentales, tanto del Tevatrón, que lo están rozando con los dedos, como del futuro LHC del CERN, que podrá detectarlo en sus primeros años de funcionamiento.

El artículo de John Ellis y colaboradores también ofrece estimaciones de la masa de otras partículas supersimétricas, entre ellas, el neutralino más ligero, el mejor candidato para la materia oscura según muchos investigadores. El mejor valor ajustado para su masa es de 120 GeV en ambos modelos teóricos (CMSSM y NUHM1) dado que sus diferencias básicamente afectan al sector del Higgs. Un neutralino con una masa fácilmente alcanzable por el LHC incluso en sus primeros meses de funcionamiento. Una gran alegría para los físicos experimentales. Detectar la supersimetría en los primeros meses de funcionamiento del LHC del CERN, incluso con una energía en el centro de masas relativamente baja, será sin duda uno de los grandes éxitos de la física de partícula elementales del próximo año.

Tanto optimismo teórico nos hace preguntarnos: ¿Estarán sesgados los datos del artículo para darle una alegría a los físicos del CERN? Aparentemente, no, aunque no soy experto, el trabajo parece ser muy riguroso. Eso sí, considerar sólo dos variantes de la supersimetría (entre la “infinidad” que han sido publicadas), supone un sesgo teórico más que evidente.

¿Qué se puede sacar en claro de este estudio y otros similares (como éste de unos días antes)? Por un lado, que los teóricos supersimétricos son optimistas por naturaleza. Por otro lado, que los teóricos pueden “estirar” sus predicciones supersimétricas para alcanzar casi cualquier valor posible para la masa de las superpartículas y del Higgs. Descubra lo que descubra el LHC del CERN, SUSY nos acompañará durante todo el s. XXI. Eso sí, conforme pasa el tiempo “ligar” el modelo estándar con la SUSY es cada día más difícil.

4 Comentarios

Participa Suscríbete

PichorroPichorro

Hola. En primer lugar déjame aprovechar mi primer comentario para felicitarte por tu blog. Muy bueno, de verdad. Me gusta tanto la selección que realizas como la forma en que tratas la investigación de actualidad.

En cuanto a esta entrada, simplemente me gustaría añadir que el titular me parece un pelín exagerado. No creo ni que el propio Ellis se crea esta predicción, que está basada en SUSY + (un montón de asunciones). En el caso de que SUSY fuera descubierta en el LHC, el artículo podría servir para aprender sobre qué asunciones son ciertas y cuáles hay que modificar, pero no creo que pueda tomarse esto como una predicción en el sentido habitual de la palabra.

FRANCIS RESPONDE: completamente de acuerdo.

ww

hola,soy estudiante de física de grado, estoy interesado en fisica de partículas pues, estoy estudiando el articulo (Likelihood Functions for Supersymmetric Observables in Frequentist
Analyses of the CMSSM and NUHM1) pero hay algunas cosa que no comprendo y lo he buscado en muchas partes pero no doy con lo que real mente significa (g − 2)μ, BR(b –> s(Gamma))(no se quiso poner el símbolo Gamma) BR(Bs –> μ+μ−) perdonen mi ignorancia, pero es como un tipo de decaimiento y (g − 2)μ es algún tipo de estado, he buscado en 2 o 3 libros pero no encuentro explicación. si alguien por favor sea tan amable de decir, se lo agradezco mucho. gracias.

emulenewsemulenews

W, si un profesor te ha mandado que trabajes un artículo técnico es para eso para que lo trabajes y no para que vayas preguntando por la web. Máxime cuando son cosas muy básicas que vienen en todos los libros de teoría cuántica de campos.

(g − 2)μ es el momento magnético anómalo del muón. En todos los libros de QED encontrarás su valor y cálculo para el electrón y en todos los libros de EWT encontrarás dicho parámetro. La ecuación de Dirac predice g=2 pero las correcciones del vacío cuántico corrigen dicho valor. Wiki.

BR(b –> sγ) y BR(Bs –> μ+μ−) corresponde a la fracción de producción (branching ratio) de un proceso de desintegración de una partícula, es decir, la fracción de desintegraciones de una partícula que tiene la forma indicada. En el primer caso la desintegración de un quark fondo (bottom) en un quark extraño (strange) y un fotón, y la segunda la interacción (scattering) entre un mesón B y un quark s que da lugar a par muón-antimuón. Wiki.

Una buena introducción a la física del mesón B la tienes en Matthias Neubert (Cornell), “Introduction to B Physics,” ArXiv, 2000.

ww

Muchisimas gracias, tienes razón, no investigue lo suficiente y me desespere,esto me dice que tengo que dedicarle mas tiempo al trabajo, gracias.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>