Una pena, la propuesta final para el LHC del CERN durante 2011 no contempla colisiones a 8 TeV c.m.

El futuro a corto plazo de las colisiones en el LHC del CERN se ha discutido en el Chamonix 2011 LHC Performance Workshop, 24-28 de enero. La propuesta final es que el LHC deberá funcionar durante 2011 y 2012, la parada técnica de un año y pico se retrasará a 2013, pero con colisiones a 7 TeV c.m. (como en 2010). Solo si todo va bien durante 2011 se podría tomar la decisión de pasar a colisiones a 8 TeV c.m. durante 2012. Las colisiones a 8 TeV c.m. en 2011 podrían incrementar el riesgo de que alguna conexión no soportara el intenso campo magnético y se quemara. Prima la seguridad ante todo. Los técnicos tienen que realizar ciertas mejoras técnicas durante 2011 para que en 2012 sean absolutamente seguras las colisiones a 8 TeV c.m. Todos los rumores y todas las opiniones que apuntaban a colisiones a 8 TeV c.m. durante 2011 se han desvanecido de un plumazo. Las colisiones a 7 TeV c.m. son seguras; las colisiones a 10 TeV c.m. son inseguras; la conclusión de Chamonix 2011 es que no merece la pena el riesgo de utilizar colisiones a 8 TeV c.m. comparado con los beneficios esperados (posible descubrimiento antes de 2013 del Higgs, de la SUSY, física más allá del modelo estándar, etc.). Una pena para muchos (los físicos que trabajan en los experimentos), pero gran tranquilidad para muchos otros (los técnicos responsables de la operación del LHC). Más información sobre Chamonix 2011 en Philip Gibbs, “Chamonix conference considers LHC running parameters,” viXra log, 25-Jan-2011 (update 28-Jan-2011), Francis, “A summary of “Chamonix 2011 LHC Performance Workshop”,” Francis’ world inside out, January 25, 2011, Peter Woit, “News From Chamonix,” Not Even Wrong, January 28th, 2011, y Geoff Brumfiel, “LHC will run to end of 2012,” The Great Beyond, January 28, 2011.

¿Qué podemos esperar que se obtenga a finales de 2011 en el LHC del CERN? Si todo va bien, y este año pasado ha ido a las mil maravillas, se puede esperar que se acumulen unos 3/fb de datos de colisiones (unas 67 veces más colisiones que durante todo 2010). Aún así, el compromiso oficial de los técnicos del LHC es garantizar un mínimo de 1/fb (unas 22 veces más colisiones que en 2010). Para 2012 podríamos esperar unas 5/fb de datos con colisiones a 7 TeV c.m. y solo unos 3/fb si las colisiones son a 8 TeV c.m.

La esperanza de encontrar con seguridad el bosón de Higgs en 2013 se desvanece por momentos. Todo depende de cuantos datos se acumulen y a qué energía. Parace razonable obtener unos 5/fb de datos de colisiones para finales de 2012 en cada uno de los experimentos CMS y ATLAS. Una combinación de ambos experimentos totalizará unos 10/fb de datos. Las estimaciones teóricas indican que con unos 10/fb de datos y colisiones a 8 TeV c.m. hay garantías de descubir el bosón de Higgs (si existe y pocos lo dudan) en el rango de masas de 114 a 600 GeV/c². Para colisiones a 7 TeV c.m. solo se obtendrá cierta evidencia en el rango entre 114 y 120 GeV/c² (para muchos el rango más probable para el Higgs). La diferencia en sensibilidad para el Higgs entre usar 7 y 8 TeV c.m. es del orden del 30% (que no es mucho, pero tampoco es poco). Si en 2011 las colisiones son a 7 TeV c.m. y en 2012 son a 8 TeV c.m. el análisis será más difícil ya que combinar los datos de colisiones a diferente energía es muy difícil. La clave será cuántos datos de colisiones se logren obtener en 2012.

¿Cómo comparan los resultados del LHC durante 2011 a 7 TeV c.m. con los resultados del Tevatrón? En el rango de masas bajo, entre 114 y 130 GeV/c² el Tevatrón tiene ventaja sobre el LHC por su mayor cantidad de datos acumulados (el LHC puede estudiar modos de desintegración fuera del alcance del Tevatrón pero necesita muchas colisiones para estudiarlos). Entre 120 y 200 GeV/c², a finales de 2011, tanto el Tevatrón como el LHC obtendrán límites de exclusión para el Higgs muy similares (si es que no tiene una masa en dicho rango), pero el descubrimiento del Higgs es harina de otro cantar.

En resumen, quizás el Higgs se nos escape entre los dedos entre 2011 y 2012, y su descubrimiento se retrase a finales de 2014 o incluso 2015. Un lustro es poco tiempo para una instalación científica cuya vida mínima serán 25 años o más, aún así entre los físicos de los experimentos del LHC hay cierta desazón porque se prima más la seguridad de la máquina y la imagen pública del CERN que la búsqueda de nueva física. Todavía se siente en los hombros el peso del accidente del LHC en septiembre de 2008.

PS: La decisión final sobre el LHC será tomada por la dirección del CERN el lunes 31 de enero por la mañana; nadie espera sorpresas y se piensa que aceptarán la propuesta final del workshop en Chamonix, Francia. Ya os enteraréis el lunes cuando el CERN haga el anuncio oficial y toda la prensa se haga eco del mismo.

PS (31 ene. 2011): Daniel Clery, “CERN Gives Higgs Hunters an Extra Year,” Science MagazineNews, 28 January 2011.

PS (31 ene. 2011): El comunicado de prensa oficial del CERN es “CERN announces LHC to run in 2012,” Geneva, 31 January 2011. También merece la pena leer a Tommaso Dorigo, “The LHC Will Run At 7 TeV In 2011 And 2012,” A Quantum Diaries Survivor, January 31st 2011; Lubos Motl, “LHC will run at 2x 3.5 TeV in 2011, 2012,” The Reference Frame, January 31, 2011; “CERN announces LHC to run in 2012,” Symmetry Breaking, January 31, 2011; y muchas otras fuentes.

2 Comentarios

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planck

Teniendo en cuenta el potencial riesgo pienso que han tomado la decisión correcta ya que un nuevo accidente como el de 2008 tendría consecuencias terribles. Aunque también es cierto que esto aumentará la ansiedad de los físicos y de todas las personas que esperamos nuevos avances que empiecen a resolver por fin los enormes enigmas que tiene la física de partículas.
Respecto al Higgs todo depende de su masa: si es mayor de 120 podría ser descubierto en este nuevo periodo pero si es menor tendremos que esperar. Creo recordar que había eventos candidatos al Higgs con una masa de 115 Gev/c2 esperemos que no sea esta la masa finalmente.
Cuando se conozca por fin la masa del Higgs los físicos podrán estudiar el mecanismo que produce la ruptura de la simetría electrodébil y entender por fin como la naturaleza genera la masa de las partículas. Esta comprensión ayudará enormemente a entender muchos de los enigmas actuales. Se acercan tiempos emocionantes y decisivos en la historia del conocimiento humano.

Jorge

Amigos, lo que deberían hacer es no subir de 8 TeV hasta un mes antes del parón, y entonces meterle caña ahí al cacharro a tope hasta que pete, ya sean 14 TeV o 20 o 300, o hasta que aparezca una singularidad, como un agujero negro o un economista de fiar,

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