Próximas noticias sobre el bosón de Higgs el 14 de noviembre desde Kioto (Japón)

Por Francisco R. Villatoro, el 29 octubre, 2012. Categoría(s): Bosón de Higgs • Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 24

Las próximas noticias sobre el Higgs se publicarán en el congreso 2012 Hadron Collider Physics Symposium (HCP2012), en la sesión sobre el Higgs que tendrá lugar el miércoles 14 de noviembre de 14:30 a 19:00 (día y hora de Tokio). Habrá charlas de ATLAS y CMS sobre los canales H→WW, H→ZZ, H→γγ, H→ττ, y H→bb. No se sabe cuáles de estas charlas presentarán resultados nuevos y cuáles repetirán los ya publicados en julio, pero todo indica que habrá nuevos resultados (así nos lo indicó Incandela (portavoz de CMS) y nos lo recuerdan en «Are the Higgs Rumors True?«). ¿Cuántos datos de colisiones serán analizados? No se sabe, pero se cree que unos 15 /fb de colisiones a 8 TeV de 2012 (a día de hoy ya se han acumulado más de 18 /fb) y los 5 /fb de colisiones de 7 TeV de 2011. Además, ha habido progresos en las técnicas de análisis de las colisiones, lo que permite sacar más rendimiento de los mismos datos. Hay varias cuestiones clave que podrían dilucidarse, con suerte, el 14 de noviembre; nos las recopila Jester, «Higgs: New Deal

1. La desintegración de un Higgs en dos fotones (H→γγ). Los datos publicados el 4 de julio mostraban una desviación de algo menos de dos sigmas en la tasa desintegración de un Higgs en dos fotones, en concreto un exceso del 80% y del 60% en ATLAS y CMS, resp. Obviamente, un exceso a dos sigmas es casi seguro una fluctuación estadística, pero ha sorprendido a muchos que en los dos experimentos la desviación tenga el mismo sentido. El 14 de noviembre hay dos resultados posibles. Por un lado, que el exceso desaparezca o decrezca, confirmando que el bosón de Higgs observado corresponde al predicho por el modelo estádnar. Y por otro lado, que el exceso se mantenga o crezca; como se espera que el error se reduzca en un tercio gracias a las nuevas colisiones, la confianza estadística sobre el exceso puede superar con creces las tres sigmas. Para muchos físicos esto sería una maravillosa señal de la existencia de nueva física más allá del modelo estándar. Por ahora solo podemos esperar.

2. La desintegración de un Higgs en un par de leptones tau (H→ττ). Los datos del 4 de julio no mostraban ninguna señal de un Higgs en el canal de desintegración en dos tau, como si el Higgs no existiera (en este canal); solo CMS utilizó datos de 2012 en este canal, ya que ATLAS se limitó a usar datos de 2011. Este canal no tiene sensibilidad suficiente para observar un Higgs, por lo que este problema se considera de menor relevancia que el anterior. Todo el mundo espera que el 14 de noviembre se publique información interesante en este canal, que con casi 20 /fb de colisiones (sumando datos de 2011 y 2012) ya tiene sensibilidad suficiente para observar algún exceso asociado al Higgs.

3. La desintegración de un Higgs en un par de quarks bottom (H→bb). El Tevatrón observó un exceso en este canal con tres sigmas, en la desintegración asociada con un bosón vectorial (WH→bb y ZH→bb), pero ni Tevatrón ni LHC tenían sensibilidad suficiente en julio para ver al Higgs en este canal. Con menos de 20 /fb de colisiones (sumando 2011 y 2012), el LHC tampoco tendrá sensibilidad suficiente para ver el Higgs, aunque podría verse algún exceso similar al observado en el Tevatrón. No es fácil y yo creo que habrá que esperar a la primavera de 2013 (Moriond) para ver algo, pero ya se sabe que en física de partículas muchas veces hay sorpresas.

4. La desintegración de un Higgs en un bosón Z y un fotón (H→Zγ). Este canal se parece al canal H→ZZ→4l (donde 4l son 4 leptones, o sea 4 muones, 4μ, o 2 mones y dos electrones, 2μ2e) en que la señal de la desintegración H→Zγ→γ2l (especialmente cuando 2l es 2μ) es una señal muy limpia, con muy poco ruido, y muy fácil de reconstruir con precisión; esto significa que incluso unos pocos eventos ofrecen una señal clara e inequívoca. Con menos de 20 /fb de colisiones será difícil ver al Higgs en este canal, salvo que la desintegración del Higgs en fotones esté reforzado (segunda posibilidad en la opción 1, más arriba). En cualquier caso, el canal H→Zγ es muy importante a la hora de restringir las posibilidades de nueva física más allá del modelo estándar.

5. El bosón de Higgs es una partícula escalar (espín cero). Ya se puede asegurar que el bosón de Higgs observado el 4 de julio tiene espín entero distinto de la unidad, pero no hay colisiones suficientes para decidir si su espín es cero (como predice la teoría) o dos (lo que sería una sorpresa mayúscula, más aún, revolucionaria). La combinación oficiosa de datos de LEP, Tevatrón y LHC indica que el Higgs tiene espín cero, pero utilizando datos de LHC aún no se puede asegurar. Con menos de 20 /fb el 14 de noviembre será difícil llegar a cinco sigmas a favor de una partícula escalar, pero se espera que se superen holgadamente las tres sigmas. La cuestión de si el Higgs observado es una partícula escalar o pseudoescalar tendrá que esperar a la primavera de 2013, salvo que haya alguna sorpresa.

6. La incertidumbre en la masa del bosón de Higgs. La masa del bosón de Higgs según CMS es 125,3 ± 0,4(stat.) ± 0,5(syst.) GeV, y según ATLAS es 126,0 ± 0,4(stat) ± 0,4(sys) GeV. Con los datos del 14 de noviembre se espera que estos errores se reduzcan a entre 0,1 y 0,2 GeV, con un valor central que podría rondar los 125,5 GeV.

En resumen, los datos que se publiquen el 14 de noviembre podrían ser muy interesantes para saber si el Higgs es el predicho por el modelo estándar (sobre todo en cuanto al exceso en el canal difotónico), aunque todavía es pronto para que sean concluyentes. En cualquier caso, serán un acicate importante para que quienes nominan candidatos al Premio Nobel de Física de 2013 apoyen la candidatura del Higgs.



24 Comentarios

  1. Eso habrá que verlo. En principio Japón y China históricamente están enfrentados, lo que da cierta credibilidad a la antesala de esata noticia. Todo son intereses creados en el mundo actual como el premio nobel de literatura de un chino que no le conoce ni su padre, la novatada del premio nobel de física 2012.

    Estará bien oir el contrapunto del CERN.

  2. Bueno está claro que el canal más significativo en la búsqueda de nueva física es el canal de difotones. Pronto sabremos si el exceso disminuye o aumenta. El SM se ha mantenido infalible hasta ahora y lo más probable es que el exceso desaparezca, sin embargo, si el exceso creciese o se mantuviese sería un bombazo, esto significaría un avance incluso más importante que el descubrimiento del Higgs. La explicación más probable según muchos físicos del exceso sería la existencia de uno o varios Higgs cargados con una masa superior a 100 GeV. Esto supondría que muy probablemente la supersimetría forma parte de las leyes fundamentales del Universo. Seguro que en las próximas semanas comenzarán a propagarse los rumores los cuales, creo que hasta ahora han ido en la buena dirección. Por supuesto que lo mejor para el avance de la física será ver un exceso de 3 sigmas en este canal el día 14, lo contrario nos acercaría más al «escenario pesadilla».
    PD: Amarashiki tu que tienes amigos en el CERN, ¿Sabes si se comenta algo entre los físicos de allí? (si se puede decir claro).

    1. No, de momento mis espías dentro del LHC están callados como una tumba, lo que me parece científicamente correcto. Dejémosles trabajar, que lo está haciendo muy bien hasta ahora. Que presenten análisis con más de 15 fb inversos de datos está casi garantizado…La cuestión es cuántos datos más tienen y cuántas más de esas nuevas partículas se ven con los nuevos datos. NO sé cuánto más ni si presentarán análisis aislados o conjuntos. En unos días saldremos de dudas. El Higgs o esta nueva partícula (todavía queda ver qué cosa es) es una pieza básica en lo que se cocerá en la Física de Alta Energía en los próximos años, por tanto no hay que precipitarse.

      Para mí, la prueba más básica de que SUSY, cuerdas o cualquier teoría BSM con extra dimensions no es la panacea ni algo fácil de tratar es que cada día que leo el arxiv y los abstracts de la sección de fenomenología, experimentos o teoría, todo el mundo está ya elevando las escalas de nueva física. Como diría James T. Kirk: «That’s cheating». Años manteniendo TeV scale stuff y ahora ya hay muchos que la empiezan a mover fuera de (las cotas de/la energía de) LHC, con los problemas y matices que eso tiene (la pequeña jerarquía, la naturalidad,etc).

      El MSSM no puede ser destruido por el increiblemente grande espacio de parámetros que tiene, pero LHC, y esta es mi esperanza, le dejará casi sin espacio y forzará la creación de algún modelo más simple que el MSMM ( al tiempo). SUSY en su forma mínima, y supongo que ahí no soy teórico estándar, me ha parecido siempre algo feísimo, que aunque explica o podría explicar DM e incluso DE, me parece una aberración como modelo. Ya mirar al lagrangiano completo del modelo estándar me produce estupor y sudores fríos (supongo que hay alguien al que le pone cachondo,…. jajajaja Vale, lo confieso, también me pone ese lagrangiano hot en ciertos momentos). Mirar al lagrangiano del MSSM «desplegado» con todos los campos pero en notación compacta es auténticamente delirante…Demasiado complicado estructuralmente pese a todas las bondades que pueda tener. NO me gusta… Me pone directamente febril pensar que el MSSM pueda ser o tener algo de verdad, lo digo a título personal (que sé que hay mucha gente que lee esto y trabaja o ha trabajado en el MSSM). Sin embargo, el SM funciona…SM rules yet! Si la partícula de unos 125-127 GeV es un Higgs, como esperamos, es la puerta a otra cosa que será más o menos visible, de ahí la importancia de lo que el LHC «vea». Ahora bien, el escenario pesadilla / pesadilla de Shaposhnikov es algo que hace estremecer a todo físico de partículas experimental o teórico en mayor o menos grado. Veremos qué pasa. La Naturaleza siempre tiene cierto grado de sorpresividad que no creo vaya a desaparecer, dada la gran cantidad de interrogantes que aún nos queda por resolver. Otro problema que SUSY o cualquier teoría conocida no resuelve es la constante cosmológica (su valor) y el origen de la masa de las partículas. Yo el día que descubrí que aunque string theory puede acomodar el espectro de partículas NO puede explicar el valor de las partículas observadas ni predecir su valor de una manera «clara», perdí mucha de la confianza que tenía en que string theory pudiera ser «La Teoría». Será un framework útil en muchos campos, pero necesitamos otra cosa más avanzada y sofisticada. Eso sí, ahí quedará como uno de los intentos más importantes de los científicos humanos antes de «La Teoría Total».

      Personalmente, sobre el LHC y sus datos vs. modelos teóricos, el problema es que los más optimistas esperaban señales de nueva física rápidamente. Quizás la tengamos ya si el exceso del difotónico no desaparece y/o se encuentran cosas raras en las correlaciones de espín de la física del quark top. LHC es una máquina de descubrimiento y exploración que guiará las próximas empresas científicas en Física Fundamental de Colisionadores. Si el escenario más pesimista (Higgs only) se produce, quizás una Higgs-factory como LEP3 sería suficiente, junto al ILC y el muon collider que creo los americanos quieren a toda costa. Si hay Higgs+one more thing or Higgs+more things (en plan Apple marketing), entonces será más divertido. Además que los datos de neutrino telescopes and DM detectors seguirán poniendo límites o cotas (en caso desfavorable) o detectarán nuevas cosas también. Eso y las observaciones astrofísicas/cosmológicas son la llave para destapar el futuro y la Nueva Física que está seguro por ahí, delante de nosotros, más o menos oculta dependiendiendo de cómo miremos.

      Quizás esta nueva partícula sea algo nuevo (o no), pero hay que esperar. Paciencia. Lo que diferencia a los científicos de otro tipo de personas es el analizar los datos convenientemente. Si sólo hay nueva física en el canal difotónico yo estaría decepcionado con la Naturaleza, pero es ella la que acabará diciendo qué hay ahí oculto, que puede ser más o menos que lo que nosotros esperamos.

      Ayer twiteé este artículo http://www.symmetrymagazine.org/article/october-2012/what-else-could-the-higgs-be

      sobre aquello que puede venir en cuanto sepamos si esta partícula es el Higgs u otra cosa que se le parece mucho.

      Feliz Halloween 2012 a todos/as.

      1. Bueno esto de la belleza en las teorías físicas y matemáticas es casi como en la vida misma, cada uno tiene sus gustos (hay alguno que hasta le pone la Susan Boyle:
        Hablando más en serio, en mi opinión inexperta la simetría es uno de los conceptos verdaderamente fundamentales del Universo que habitamos, nuestra mejor teoría sobre el mundo subatómico está totalmente basada en la simetría y está definida por el grupo SU(3)XSU(2)XU(1), la verdadera belleza procede del hecho de que fuerzas tan aparentemente distintas como el electromagnetismo y la fuerza débil ¡Son en realidad la misma fuerza! Y partículas tan inmensamente diferentes como el fotón y el W son a altas energías ¡la misma cosa! ¿Por que iba a ser diferente la fuerza fuerte? A altísimas energias las 3 fuerzas deberían converger. El hecho de que la supersimetría suponga la máxima expresión de la simetría ya que unifica incluso fuerzas y partículas, que consiga que las 3 fuerzas converjan en un mismo punto y explique la fuerza relativa entre ellas, que sea algo imprescindible para las teorias GUT y las teorias de cuerdas, y que pueda explicar la materia oscura e incluso la energía oscura la colocan en mi opinión en una de las teorías con más probabilidades de ser correctas de todas las teorias pendientes de comprobar. Además, si tenemos en cuenta que en el big-bang existía una simetría absoluta es lógico que todas las fuerzas y campos tiendan a converger y a unificarse.
        El hecho de que el Lagrangiano sea feo o que haya de ajustar cientos de parámetros libres (el SM también tiene unos cuantos) no rompe la belleza y la simetría que posee a altas energías. Lo malo de SUSY es que es casi irrefutable por su «gran flexibilidad» y esto es utilizado por sus enemigos para criticarla, por esto, si el día 14 el exceso de difotones se confirma sería un paso importante para detectar SUSY a corto-medio plazo. Crucemos los dedos…

    2. Por cierto Planck, eso de los «difotones» no lo localiza en google ni Mariló ni Maricielo
      ¿No se habrá tirado más de un farol hablando en esa parrafada de la nueva Física?

      No será bajo infuencia de su amigo Fer, el recogepelotas 137 de la Mula, que sufrió una ruptura de simetria a una de esas en este blog y perdió el «Nando».

      Científicos cuanticos hacen apuestas donde se posicionará el espín del Fer en sus próximas intervenciones.

      P.d. :Si se refiere al súper fotón, sin duda que ha supuesto un sin numero de posibilidades en computación
      / En Nature se publicó que unos físicos de la Universidad de Bonn, lograron una partícula que se creía imposible hasta ese momento, con aplicaciones importantes para comprobar la resistencia de materiales, en aerodinámica y mejora del rendimiento de los ordenadores. Su creación se basó en un sistema que utiliza condensados de Bose-Einstein, que por otra parte era un proceso bien conocido e incluso probado con fotones, pero los experimentos fracasaban, ya que el fotón desaparecía al ser enfriado. Ahora en cambio, la novedad suponía utilizar un complejo sistema de espejos y liberando pequeñas partículas de pigmento, logran que los fotones choquen periódicamente en ellos, provocando que se enfríen sin desaparecer. El súper fotón es una fuente de luz similar al láser, pero tiene una ventaja: puede producir luz a una onda corta/

      Y, a o que se refiere, no me lo cuente, que lo se, pero tengo más rigurosos canales de información.

      1. Bueno hombre disculpas y no se ponga como una gallina gorita contra mi, que más de uno aquí habrá tenido mi confusión al leer su primer comentario más sabiendo que los que usted emite para la física son pertinentes.
        Todos estamos pendientes que a raíz del descubrimiento del bosón H -que satisface tal y como propuso P. Higgs la existencia de un campo de higgs que al interactuar ciertas partículas adquieran masa, no responde exactamente entre otros por la cuestión de no establecer las relaciones con los fermiones en contra a lo que cabría esperar – y que probablemente el seguir en dichas investigaciones pudiera conllevar ajustes e introducir cambios en es modelo estandar.

        Y al leerle a usted pensé que su comentario iba más allá de la «actual» a una «nueva» física.
        A la segunda cuestión no haga comic del hecho de que comprobar la resistencia de los materiales en aerodinámica haga que mejore la seguridad en los vuelos.

        Por lo demás tan amigos, haga usted todas las críticas que considere oportunas que el avance y desarrollo se producen por las críticas a los contenidos y solo caben los asentimientos sin otra discusión en las cuestiones de fe y religión.

        Un saludo

    1. NO es «totalmente nuevo», aunque sí el hecho de que:

      1. Vindican que el origen de las correlaciones no-locales cuánticas está asociada a algún modelo en el que el espacio-tiempo es emergente y no fundamental. No es novedoso, pero sí tal vez el hecho de mencionarlo desde el Quantum Information Approach. Parece interesante el concepto.

      2. Mencionan que el acceso a ese sustrato superluminal de la realidad que la Física Cuántica actual prohibe por la aparente dificultad de usar el entrelazamiento para la transmisión instantánea de información, permitiría el acceso a comunicaciones superluminales. Me parece poco claro, pero sin tener una lectura del paper completo no puedo juzgar mucho más.

      3. Nótese el énfasis en la siguiente frase del abstract (traduzco del abstract de Nature) : «(…)Asumiendo la imposibilidad de usar correlaciones no locales para comunicación superlumínica, excluimos cualquier explicación de las correlaciones cuánticas en términos de influencias propagándose a cualquier velocidad finita(…)».

      Dicho de otra forma, y no siendo tan sensacionalistas como son siempre en periódicos digitales, la ausencia hasta ahora de poder usar el entrelazamiento como una forma de comunicación superluminal pone límites a la finitud de una superluminalidad naive que pudiera dar origen a las correlaciones cuánticas no locales que se manifiestan por entrelazamiento cuántico. Hay que se muy cuidadoso con cómo «se lee una noticia» de este tipo. Ya vimos qué pasó con OPERA…

      Lo que me parece a priori novedoso es que también se suman a la corriente de que todo es emergente…Como relatividad, relatividad general, el espacio-tiempo, y ahora también la Física Cuántica. No es algo diferente totalmente al concepto de teoría efectiva, como lo es la relatividad galileana de la especial o general, pero sí prueba que la idea de «emergencia» y «complejidad» que está invadiendo la Física al nivel de Física Fundamental poco a poco.

  3. Y sobre el principio de Mach, cualquier físico lo conoce, e implementarlo en una teoría no es fácil. De hecho, las únicas teorías realmente machianas conocidas son variantes de las teorías tenso-escalares de Brans-Dicke y algunas que incluyen variación local de las constantes fundamentales tipo constante de estructura fina. Frank Wilckzek escribió sobre el principio de Mach hace ya algún tiempo, creo que en Nature, y lo llamó el principio de «relatividad total». A ver si estás callado, que sabemos algunos más que tú aunque seamos puros ignorantes no vamos dando lecciones creyendo que lo sabemos todo.

    1. Señores, estoy trabada en la siguientes cuestiones: ¿Podemos asignar al fotón, entropía?, ¿Podemos revertir las velocidades o al menos las ecuaciones de la física nos los permiten? ¿Por qué no podemos revertir la velocidad de la luz?. En los agujeros negros el tiempo tiende a cero y se asigna son de máxima entropía, en cambio, en el big bang sería un estado de tiempo cero y mínima entropía o máximo orden, y aquí no se cómo formular la pregunta de las simetrías de las fuerzas fundamentales que conocemos.

    2. En astronomía el pasado y la distancia se usan en sentido equivalente.
      Las medidas sobre la edad del universo son estimativas, tal y como dice Yo, pero se echa en falta la opinión de un astrofísico sobre los estudios de anisotropía de la radiación de fondo.
      Hay que tener en cuenta que el periodo anterior a que se forman los átomos, permitiendo el paso de la luz a través del gas del universo, es decir antes del período o fase de la disociación de fotones, .la radiación en este momento habría tenido el espectro del cuerpo negro y habría viajado libremente durante el resto de vida del universo, sufriendo un corrimiento hacia el rojo como consecuencia de la expansión de Hubble. Esto hace variar el espectro del cuerpo negro de 3.345 K a un espectro del cuerpo negro con una temperatura mucho menor.

      Otra medida indirecta es la de la entropía del universo si se parte de la teoría de que en el big bang la entropía es minima y tendente a cero y los cálculos son complejos para el calor inicial y la temperatura actual del universo.

    3. Y por cierto, esto del cuerpo negro y si lo sumo a la paradoja de los agujeros negros, entropía, calor, la luz no puede escapar, claro que pensándolo por otro lado ya está la nueva física del difotón de Planck. Bueno mejor esperar a ver que dicen los japoneses.

  4. «Ya se puede asegurar que el bosón de Higgs observado el 4 de julio tiene espín entero distinto de la unidad» Tiene que ser cero. Si fuera dos no se podría encajar en los modelos actuales renormalizables. Partículas Elementales – Gerard’t Hooft, pag. 111.

    1. Cierto, El Cid, pero una cosa es la teoría y otra las pruebas experimentales. Seguramente el 14 de noviembre se podrá asegurar con rotundidad (a más de 4 sigmas, quizás incluso 5) que el bosón observado tiene espín cero. Pero a día de hoy la evidencia (oficial) ronda los 2 sigmas (la oficiosa se acerca a 3).

  5. Hace un par de meses me encontraba, en un evento de ciencia a nivel de la secundaria. Allí tuve la oportunidad de reencontrarme con una persona que se graduó en física pura hace ya unos 8 años. Es profesor actualmente de la universidad que ocupa el primer puesto entre todas las universidades de mi país. Me mencionó, de la crisis que vive actualmente la física a nivel mundial, de las enormes diferencias que se están presentando entre las distintas vertientes en la física. Recuerdo que, como ilustración de dichas diferencias, me narró como ante desacuerdos meramente científicos que se daban en los pasillos de la universidad, ciertos profesores terminaron la discusión a los puños.
    He seguido este blog de forma silenciosa hasta el día de hoy, y veo casi con incredulidad, que los comentarios expuestos, son claramente un reflejo más de dicha crisis.
    Para la reflexión, Les dejo el siguiente aparte de Carl Sagan:
    “En la ciencia hay hipótesis herradas y existe el camino para descubrir lo correcto, en un proceso de auto corrección. Para ser aceptadas las ideas deben superar normas rigurosas de evidencia y examen, lo peor del caso no es que las ideas sean incorrectas o que se contradigan con los hechos, sino que cierto científicos, intentan eliminar las ideas de los demás. La eliminación de ideas molestas puede darse en religión o en política, pero no lleva al conocimiento ni tiene cabida en la empresa científica. Ignoramos de antemano de donde provendrán los conceptos fundamentales sobre algo. Ideas aceptadas a menudo son incorrectas y la idea fundamental puede surgir de la fuente mas inesperada.”

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