Récord de luminosidad en el Tevatron del Fermilab: Produce un bosón de Higgs por hora, que no es detectado

Por Francisco R. Villatoro, el 27 marzo, 2010. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 1

El Tevatron del Fermilab ha logrado un nuevo récord de luminosidad, 3’76 × 10³² en unidades de 1/cm²/s, es decir, 3’76 gigabarn. Si el bosón de Higgs tiene una masa de 120 GeV su sección eficaz es algo menor de 1 picobarn, luego se produce un bosón de Higgs por hora. ¡Un bosón de Higgs por hora! ¿Por qué no ha sido descubierto aún? Porque una cosa es que se produzca y otra muy distinta que sea detectado. Los algoritmos de discriminación que determinan si una posible desintegración corresponde a un Higgs o no, es decir, que discriminan entre un evento con un Higgs y un evento de ruido de fondo, tienen una sensibilidad muy baja (no es nada fácil diferenciar estos eventos de otros eventos de fondo).  Sólo a base de observar durante mucho tiempo estos eventos (luminosidad integrada) se puede llegar a obtener una probabilidad no despreciable de observar (o descartar) un bosón de Higgs con dicha masa. Nos lo cuenta Tommaso Dorigo, «3.76 E 32,» A Quantum Diaries Survivor, March 25th 2010, y «Tevatron sets new initial luminosity record,» Fermilab Today, March 22th 2010.

¿Qué significa la luminosidad instantánea? Este número multiplicado por la sección eficaz (con unidades de área) de un proceso que involucra partículas elementales nos da el número de veces que dicho proceso se produce en el Tevatron por segundo. La luminosidad está relacionada con la probabilidad de que la colisión de dos protones a cierta energía produzca una colisión entre partones (entre quarks, entre gluones, o entre gluones y quarks) de suficiente energía para generar partículas de gran masa. A mayor luminosidad, mayor será la masa de las partículas que se pueden producir con una probabilidad no despreciable. Veamos algunos ejemplos de lo que significa este récord de luminosidad instantánea. La sección eficaz de la colisión de protón y un antiprotón es de 0’08 barns, luego se producen unos 30 millones de colisiones por segundo. Los resultados de todas estas colisiones no se almacenan, sino que se aplica un proceso automático de selección (discriminación) que almacena los resultados de unas 100 colisiones por segundo. Las demás se descartan porque se supone que se entienden perfectamente y no merece la pena almacenar lo que se entiende en disco duro para un análisis posterior. La creación de un bosón W tiene una sección eficaz de 20 nanobarn, luego el Tevatron produce unos 8 bosones W por segundo, que pueden ser detectados en sus detectores CDF o DZero. Un proceso «raro» que gracias al récord de luminosidad se convierte en algo «normal.» La creación de un par de quark-antiquark cima (top) es un proceso aún más raro, con una sección eficaz de 7 picobarn, luego se producen un par cada 6 minutos, o 10 por hora.

Este récord de luminosidad en el Tevatron ha sido muy difícil de lograr, ya que generar haces de antiprotones tan intensos es muy difícil. Para algunos es posible que el Tevatron haya alcanzado en marzo de este año su último récord, su límite máximo de luminosidad, y que a partir de ahora nos encontraremos con su plateau de luminosidad (el momento a partir del cual ya será imposible superar este récord). Quizás se equivoquen, quizás no.



1 Comentario

  1. jaaa

    perdoname, me dio risa
    no pongo en duda los modelos teóricos del análisis (fundamentalmente porque no los domino, que si los conociera, tal vez sí),
    pero me causa risa el «yupi, los tenemos, pero no los detectamos»

    me sonó a poderosa justificación de religioso o de «licenciado» en parapsicología, o porqué olvidarnos de los «master» en fantasmagoría

    ojo que sólo me dio risa, no es que no, eh?
    jajajaa

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