Observados los dos primeros bosones W en el detector ATLAS del LHC en el CERN

Por Francisco R. Villatoro, el 8 abril, 2010. Categoría(s): Física • LHC - CERN • Noticias • Physics • Prensa rosa • Science ✎ 6
Segundo evento candidato a bosón W observado en el detector ATLAS el 5 de abril de 2010. (C) CERN.

El primer objetivo del LHC en el CERN es redescubrir el modelo estándar. Puede parecer fácil, pero requiere tiempo y requiere sumar colisiones. En la primera semana de colisiones se ha alcanzado una luminosidad integrada aproximada de 0’1 inversos de nanobarn. ¿Qué significa esto? Por ejemplo, ¿cuántos bosones W se pueden haber observado? La desintegración más fácil de observar es la desintegración del bosón W en leptones (electrones o muones) que a 7 TeV tiene una sección eficaz de 10 nanobarn. Eso significa que se tiene que haber observado solamente un bosón W en la primera semana, quizás a día de hoy, al menos dos. ¿Han sido observados? Parece que sí. No está confirmado, pero el primer evento candidato a ser un bosón W se observó el 1 de abril (se desintegró en un muón y un neutrino muónico) y el segundo el  5 de abril (se desintegró en un positrón y un neutrino electrónico, ver la figura de arriba). Pronto se observará el primer bosón Z y en unas semanas incluso un quark top (el primero que se observará en Europa). Ahora mismo el LHC está en fase de pruebas y la luminosidad instantánea de los detectores del LHC en el momento actual es baja, muy baja. En los próximos meses crecerá en un factor de al menos un millón. Entonces ya no será noticia cada nueva partícula que se redescubre en el LHC. Mientras tanto, disfrutaremos de estos momentos de gloria pasajera para la física de partículas europea.

¿Crecerá en un factor de al menos un millón? Como nos cuentan en «Its All About The Lumi!,» ATLAS Control Room Blog, April 5, 2010, la luminosidad instantánea del LHC ahora mismo es del orden de 1027cm-2s-1 (número de colisiones por centímetro cuadradado y por segundo), habiendo sido diseñado para alcanzar una luminosidad instantánea 10 millones de veces mayor, 1034cm-2s-1 (a 14 TeV, a 7 TeV seguramente será 10 veces menor). Una vez se entienda bien esta nueva máquina que hemos puesto en funcionamiento hace poco más de una semana, se podrá ajustar para incrementar su luminosidad instantánea muchos órdenes de magnitud (básicamente ajustarlo todo para que en los puntos de colisión el área de intersección entre las áreas transversales de los dos paquetes de protones que colisionan garantice un número optimo de colisiones de los partones (quarks y gluones) que constituyen los protones). Por ejemplo, el 4 de abril se realizó el primer test de este tipo en el detector CMS y se logró incrementar la luminosidad un poquito (un  50% más).

PS (9 abril 2010): ¿Observados dos bosones W u observados dos candidatos a bosones W? Cuestión que se preguntan en Menéame y que he contestado allí así: «En física de partículas de alta energía las partículas no se «observan» una a una, ya que todo evento (resultado de una colisión) tiene una probabilidad no nula de ser una fluctuación estadística o un error en los detectores. Por eso los físicos siempre anteponemos la palabra «candidato.» Es muy probable que los dos W observados sean realmente dos W (pues conocemos muy bien los W y sus propiedades) pero «nunca digas nunca jamás,» no se puede descartar nunca que sea un par de fluctuaciones estadísticas y que los mil físicos del detector ATLAS que creen que sí han observado un par de W no estén equivocados.

Si observas mil eventos de este tipo, la probabilidad de que los mil sean fluctuaciones es tan baja que los físicos asumen que los mil son eventos «buenos» (pero observando sólo un par es imposible asegurarlo).»



6 Comentarios

    1. Sergi, creo que la entrada lo aclara, pero bueno, aportaré algo más…

      A mí me interesa, y supongo que a muchos lectores de este blog también, seguir el progreso de los experimentos del LHC por lo que lo estoy siguiendo con atención en la web de los experimentos del LHC (ATLAS, CMS, LHCb, etc.) así como en otros blogs sobre física de partículas. Mucha gente cree que el LHC es como un televisor, lo enciendes y ya ves en la tele el resultado del partido de fútbol. Ni mucho menos. Los datos son sólo eso, datos. La ingente cantidad de datos que está obteniendo el LHC y la aún mayor que obtendrá en un futuro requieren una interpretación y un análisis cuidadoso.

      Esta entrada en mi blog pretende recordar a los lectores de este blog que las cosas no son fáciles en el análisis de los datos del LHC… no se pone en marcha la máquina en modo colisiones y se empiezan a ver todas las partículas conocidas del modelo estándar por doquier. Ni mucho menos. El bosón W se descubrió en 1983 y se observó por última vez en Europa en el CERN (en el LEP) en el año 2000. Casi 10 años más tarde volvemos a ver uno (bueno, dos) bosones W de nuevo en Europa. Acabaremos viendo millones en los próximos años, pero no va a ser una tarea fácil. Los experimentos del LHC requieren miles de trabajadores (investigadores y técnicos) porque, aunque no es una tarea imposible, es una tarea difícil, costosa y muy delicada.

      En resumen ¿de qué trata esta noticia? Encender el LHC no es lo mismo que encender tu ordenador y conectarte a Internet.

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