Todos los nuevos resultados sobre el bosón de Higgs presentados por CMS y ATLAS (LHC, CERN) en el HCP 2012, Kioto

El resultado más espectacular presentado hoy, en mi opinión, lo ha protagonizado CMS, que nos presenta un resultado combinado con 5,1 /fb a 7 TeV de 2011 más 12,2 /fb a 8 TeV de 2012 para el canal “estrella” H → ZZ. El resultado es un Higgs con una masa de 126,2 ± 0,6 (stat.) ± 0,2 (syst.) GeV/c² observado a 4,5 σ (valor que hay que comparar con el de este verano, solo 3,2 σ), con un cociente entre la señal observada y la señal esperada para el modelo estándar de μ = 0,8 ± 0,35, en completo acuerdo con el modelo estándar. Lo más interesante es la figura de abajo que muestra un análisis del espín y la paridad de la partícula observada; con 2,45 σ la señal de CMS corresponde una partícula escalar (espín 0+) y con solo 0,53 σ a una partícula pseudoescalar (espín 0-). Finalmente, se excluye cualquier otro Higgs con masas entre 113 y 116, y entre 129 y 720 GeV/c². Un gran resultado de CMS que nos cuenta Alexey Drozdetskiy (CMS Collaboration), “A Search for the Standard Model Higgs Boson Decaying to ZZ at CMS,” HCP2012, Kyoto, 14 Nov 2012 [slides].

El resultado espectacular del día es el resultado combinado para la desintegración en dos bosones (WH y ZH) obtenido por ATLAS. Con una significación estadística de 4,0 σ se obtiene un resultado compatible con el bosón de Higgs del modelo estándar con μ = 1,09 ± 0,20 (stat) ± 0,22 (syst). Este resultado aparece en el lugar más inesperado, la charla sobre el canal H→bb impartida por Philip James Clark (ATLAS collaboration), “Higgs to bb in ATLAS,” HCP2012, Kyoto, 14th Nov. 2012 [slides].

La gran decepción ha sido el canal difotónico, H→γγ, ni CMS ni ATLAS han presentado nuevos resultados, repitiendo lo ya conocido del verano pasado. Una pena. Para muchos, una gran pena. Los rumores de que CMS no ve el exceso observado en este canal seguirán siendo rumores, pues lo único que nos presenta Nancy Marinelli (CMS Collaboration), “Search for the Standard Model Higgs boson decaying in two photons,” HCP 2012, Kyoto, 14 Nov 2012 [slides], se resume en su segunda transparencia (que muestro arriba). Ya os dije ayer que la charla de Marcos Jiménez (ATLAS Collab), “Search for the Higgs boson in the di-photon decay channel with ATLAS detector,” HCP2012, 14 Nov. 2012 [slides] tampoco había presentado nada nuevo. Lo repito, una pena. Habrá que esperar a diciembre. La verdad es que los análisis ciegos que se están realizando tienen este problema. No destapas los datos hasta el último momento y como haya algo raro no te da tiempo a digerir el resultado e interpretarlo adecuadamente. Por ello habrán decidido esperar un poco para presentar en público los resultados más esperados. Lo que siempre digo, ya os mantendré informados de lo que ofrezcan en su momento. Por ahora, centrémonos en los demás canales.

ATLAS tampoco presenta ninguna actualización en el canal H → ZZ (arriba un evento candidato a H → ZZ → eeee). La charla de Anthony Morley (ATLAS collaboration), “Search for the SM Higgs boson in the decay channel H→ZZ(*) in ATLAS,” HCP2012, Kyoto, Nov. 14 th 2012 [slides], es muy similar a la que se podría haber impartido este verano. Tras analizar 4,8 /fb a 7 TeV de 2011 y 5,8 /fb a 8 TeV de 2012 observan a 3,6 σ un Higgs a 125 GeV (mejor de lo esperado que eran 2,7 σ); el ajuste con el modelo estándar (como ya sabíamos desde este verano) es μ = 1,4 ± 0,6 (en perfecto acuerdo).

Sin embargo, ATLAS nos presenta una actualización del canal H → WW → ℓνℓν (arriba un evento candidato a H → WW → eνμν), aunque solo con 13 /fb de colisiones a 8 TeV cm, sin combinar con los 5 /fb de colisiones a 7 TeV cm obtenidos en 2011. En julio, con unos 10 /fb de colisiones de 2011 y 2012 obtuvieron 2,8 σ. Ahora obtienen otra vez 2,8 σ, con un valor de μ = 1,5 ± 0,6, un resultado muy similar, aunque con una señal más clara del Higgs en este canal, al ya publicado en julio. Como en julio, el resultado apunta al Higgs del modelo estándar. Peter Onyisi (ATLAS Collaboration), “Latest H WW → (*) Results from ATLAS,” HCP2012, Nov. 14, 2012 [slides].

Al contrario que ATLAS, el experimento CMS no decepciona y presenta lo esperado, una combinación de datos de 2011 (4,9 /fb a 7 TeV) y 2012 (12,1 /fb a 8 TeV), totalizando 17 /fb de colisiones. El resultado son 3,1 σ en el canal H → WW → ℓνℓν, como muestra la figura de abajo. ¿Por qué CMS ve una señal similar a ATLAS pero con más colisiones? Por una fluctuación estadística en contra, ya que esperaban obtener 4,1 σ; además, ATLAS ha tenido una fluctuación a favor, esperaban 1,9 σ; la estadística es así, algunos tienen suerte y otros no (recuerda el que se comió un pollo). Para un Higgs a 125 GeV, CMS obtiene un valor de μ = σ/σSM = 0,74 ± 0,25, igual que el de ATLAS, compatible con un bosón de Higgs del modelo estándar. Además se excluye la existencia de cualquier otro bosón de Higgs en el intervalo entre 128 y 600 GeV. Nos ha presentado estos resultados P. Dudero (CMS Collaboration), “Search for Higgs decaying to WW at CMS,” HCP2012, Kyoto, 14 Nov. 2012 [slides].

Ya discutí ayer el resultado de CMS en el canal ditau (“Se observa por primera vez el bosón de Higgs en un canal fermiónico (H→ττ)“). ATLAS también ha observado una señal del Higgs (un pequeño exceso de menos de 2 σ) en este canal tras analizar 4,6 /fb a 7 TeV de 2011 y 13 /fb a 8 TeV de 2012, como muestra la figura de arriba. Con el número de colisiones analizadas no se puede esperar más, pero incluso este pequeño exceso permite chequear la hipótesis de que el Higgs observado corresponda al del modelo estándar y el resultado, mostrado arriba a la derecha, es un acuerdo con menos de 1 σ. El cociente entre la señal observada y la predicha por el modelo estándar es de μ =0,7 ± 0,7, en acuerdo con el valor μ = 1, aunque aún con mucha incertidumbre. Más información en Koji Nakamura (ATLAS collaboration), “Hττ in ATLAS,” HCP2012, Kyoto, 14 Nov. 2012 [slides].

El otro canal esperado por todo el mundo es el canal fermiónico H→bb (la desintegración de un Higgs en un par de quarks bottom). Como en el caso anterior, la estadística no engaña y este canal no tiene sensibilidad suficiente para “descubrir” el Higgs, pero la comparación entre el exceso observado y el esperado por el modelo estándar nos permite extraer información muy interesante. El Tevatrón observó un exceso con 2,8 σ, la única evidencia hasta hoy sobre el Higgs en este canal. CMS ha observado un exceso con 2,2 σ para un Higgs con 125 GeV compatible con el modelo estándar μ = 1,3 ± 0,7, como muestra la figura de arriba. Sin embargo, ATLAS no observa ningún exceso en este canal, pero debemos ser cautos, como aún no es sensible es de esperar que pasen estas cosas. Las transparencias de las charlas son Roberval Walsh (CMS Collaboration), “Searches for Higgs bosons decaying to bbbar in CMS,” HCP2012, Kyoto, 14 Nov. 2012 [slides], y Philip James Clark (ATLAS collaboration), “Higgs to bb in ATLAS,” HCP2012, Kyoto, 14th Nov. 2012 [slides].

En resumen, ATLAS ha actualizado los datos del verano pasado en los canales H→bb, H→ττ, y H→WW* con 13 /fb de colisiones a 8 TeV de 2012. El Higgs ha sido observado claramente en los canales H→γγ, H→ZZ*, y H→WW*, pero en los canales H→bb y H→ττ aún no hay estadística suficiente (solo se observan excesos en el segundo). Combinando todos estos canales se obtiene un cociente entre el valor observado y el predicho de μ = 1,3 ± 0,3, en completo acuerdo con el modelo estándar (a falta de los nuevos resultados no publicados aún del canal H→γγ). La masa del Higgs según ATLAS es de 126,0 ± 0,4 (stat) ± 0,4 (syst) GeV/c². La información va siendo publicada con cuentagotas, pero lo más importante es que los análisis se hagan bien y las conclusiones publicadas sean rigurosas, así que vale la pena esperar. Más información en detalle (para los expertos) en Haijun Yang (ATLAS Collaboration), “Higgs Property Measurement with ATLAS,” HCP2012, Kyoto, 14 Nov. 2012 [slides].

En resumen, CMS ha presentado nuevos resultados mucho más interesantes que los de ATLAS. Se han actualizado los análisis en los canales H→ZZ*, H→WW*, VH→bb, y H→ττ, quedando sin actualizar los canales H→γγ, y ttH→bb (habrá que esperar hasta el próximo mes). La combinación de todos estos canales nos ofrece una masa de 125,8 ±0,4 (stat) ± 0,4 (syst) GeV/c², más próxima al valor de ATLAS que el resultado obtenido el pasado verano. CMS ya ha observado un Higgs con 6,9 σ, que corresponde al del modelo estándar con μ = σ/σSM = 0,88 ± 0,21. Además, se puede excluir que el Higgs tenga espín 2 (gravitón), o sea una partícula pseudoescalar (0-) con 2,5 σ, confirmando la predicción del modelo estándar de un Higgs escalar (0+). Además, se excluye un Higgs fermiófugo con más de 4 σ. Más detalles técnicos para los más osados en Marco Zanetti (CMS collaboration), “Anatomy of the observed Higgs boson candidate at CMS,” HCP2012, Kyoto, 14 Nov 2012 [slides ppt].

En resumen, a falta de la información en canal difotónico, todo apunta a la confirmación del bosón de Higgs del modelo estándar. Quedan muchos análisis que realizar y aún se siguen recabando colisiones en el LHC, pero los que esperaban señales de nueva física tendrán que esperar todavía un poquito.

PS: Más información en otros blogs. Philip Gibbs, “Higgs at HCP2011,” viXra log, Nov. 14, 2012; Tommaso Dorigo, “Higgs: New ATLAS And CMS Results,” y “CMS And ATLAS: Higgs To Tau Pairs!,” AQDS, November 14th 2012; Peter Woit, “New Higgs Results,” NEW, Nov. 13-14, 2012.

15 Comentarios

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Georges SardinGeorges Sardin

Lo que me fascina es que os referías sistemáticamente a este bosón como el bosón de Higgs. Esto es pura fe, no corresponde a una actitud científica rigurosa. Porque no lo llamáis simplemente el nuevo bosón, así daréis una imagen menos dogmática y más acorde con el empirismo científico. Tendrías que tener un poco más de cuidado con las extrapolaciones partidarias, interesadas, tendenciosas o gregarias. Esta actitud no favorece a la ciencia sino que la oscurece.

Jose E.

¡Gracias! Muy buen resumen como siempre, ahora voy a mirarme las slides. Un par de comentarios. No es tan inesperado que los canales WH y ZH aparezcan en la charla de H a bb. Como sabes la producción asociada (WH, ZH) es la mejor forma de observar el canal de Higgs desintegrándose a quarks b para LHC.
Las charlas plenarias son mañana, supongo que aparte del resumen de los canales nos enseñarán el resultado de combinar los canales y toda la estadística analizada tanto para ATLAS como para CMS.

Fer137Fer137

Llamemosle ENBQSLCEPEBDH (El Nuevo Boson Que Satisface Las Caracteristicas Esperadas Para El Boson De Higs)

RamiroRamiro

Mil gracias Francis , dudo que exista un mejor análisis de las novedades del boson de higgs en toda el habla hispana.

En verdad es un placer leerte ignora a los trolls por cierto mejor que le envíen sus quejas a los medios de divulgación masiva que la llaman partícula de Dios, y dejen a un extraordinario divulgador que sólo lo hace por pasión a la física.

Georges SardinGeorges Sardin

Muchos sois tan poco críticos con respecto al bosón de Higgs que no os puedo tomar en serio y solo me queda la alternativa de tomármelo a broma. Vuestra fe en el Higgs, como ya lo llamas en la intimidad, omitiendo el calificativo bosón, alcanza en ocasiones niveles patéticos. Vuestra actitud es tan sectaria que no se si puedo veros como científicos o simplemente pasar a veros como visionarios. Por otra parte estoy totalmente convencido que el bosón descubierto no es el bosón de Higgs sino el bosón de Ramirez. Su definición es la siguiente: el bosón de Ramirez corresponde a cualquier bosón a la vista que convenga llamar bosón de Ramirez. Claro está que este bosón al llamarse Ramirez no tiene ningún futuro! Esto si que es evidente. La interpretación doctrinaria de los datos experimentales es de muy poco honra. Es equivalente a la manipulación dialéctica de los sondeos de la opinión pública por razones políticas. Por suerte hay otros campos de la física en que la gente parece ser mas seria que en el de las partículas elementales, que por lo visto es el bastión de los videntes científicos. Mi utópica intención (desde una visión como ex profesor e investigador, ya jubilado y por lo tanto libre de intereses sociales partidarios) con este comentario es intentar que no maltratéis con tanta frivolidad el espirito científico y dejéis de sustituirlo por el de la fe, lo que os aleja de una imprescindible visión científica critica y os merma la credibilidad al dar una imagen de sectarios, además susceptibles como suelen ser. Y como bien se sabe los creyentes no suelen atender a argumentos críticos. En resumen, le queda al bosón de Ramirez mucho camino por recorrer para pasar a ser un genuino bosón de Higgs!

emulenewsemulenews

Georges, ¿críticos en qué sentido? Primero dicen que es una pena que solo se haya observado el Higgs y nada más. Luego dicen que todo el alboroto armado por que no se había observado en el canal tau-tau, ahora se apacigua porque ya hay pruebas en dicho canal (citan a Matt Strassler). Luego hablan de la paridad y que el bosón es escalar (CMS con 2,5 sigmas). Todo confirma que es el Higgs del modelo estándar hasta donde se puede confirmar con los datos analizados. Finalmente acaban con que es “frustante” que sea el Higgs del SM y que no sea un Higgs SUSY. Y como coletilla que encontrar solo el Higgs podría ser una “pesadilla” para algunos.

¿Dondé has leído Georges que haya alguna crítica al Higgs del SM en este artículo de NewScientist? Todo lo contrario.

MarinaMarina

Francis aún poniéndose en el caso más desfavorable, hay que dar tiempo al tiempo y al curso de la investigación. Más antagónicos que la RE y la mecánica cuántica y conviven porque este universo nuestro no se agota en el bosón de Higgs, sino que más bien pienso que debemos considerar que ahora empieza la aventura porque ahora tenemos la confirmación de que las bases de la Física nuestra de cada día son correctas.

MarinaMarina

Sin ir más lejos, Francis, una cuestión pendiente y apasionante ¿Qué tiene que ver o mejor qué líneas de investigación se abren en el CREN y el LHC sobre el origen del universo, la Sopa de Quarks y Gluones primigenia y la estructura de la materia a partir del bosón de Higgs?

emulenewsemulenews

Marina, el LHC puede aportar poco sobre el papel del Higgs en los primeros instantes de la gran explosión, pues no puede dar detalles importantes sobre el potencial del campo de Higgs, para ello es imprescindible una fábrica de Higgs, como el ILC.

Georges SardinGeorges Sardin

Hola Francis,

Me asombra tu gran actividad y la variedad de temas que abordas. Ciertamente eres un sobresaliente bloguero.

Cuando digo que el comentario es moderadamente critico me refiero a que el análisis conserva el sentido crítico aún que acabe claramente siendo pro-Higgs (de lo contrario hoy por hoy se le caería el pelo). Pero hay que saber leer entre líneas y entrever lo que no se dice. Transpira cierta frustración en que el bosón avistado siga siendo un supuesto bosón de Higgs.

A mi juicio las siguientes frases y muchas otras están llenas de ponderación y reserva, lo que hace que el análisis sea efectivamente crítico, volcándose finalmente a favor del Higgs. ¡Que más le vale, siendo del gremio!

“a particle resembling the Higgs boson was discovered in July

The trouble is that the particle is predicted by the standard model, which must be incomplete as it doesn’t contain any mention of dark matter and gravity.

The Higgs isn’t detected directly, but rather by a slew of other particles it is predicted to decay into.

One tantalising anomaly was a lack of elementary particles called tau leptons in this debris …

The new data can’t yet rule out a deviation from the standard model …

Christoph Paus of CMS says the decay into tau particles is still “a high priority because they have some potential for not agreeing with our expectations”.

Some thought there could be a non-standard model particle decaying to produce the extra photons.
Others cited the photon excess as possible evidence that the Higgs itself could be a composite of other particles – rather than the elementary particle predicted by the standard model.
Intriguingly, despite collecting significantly more data on this decay rate, neither experiment has provided an update.
Such misbehaviour could have been a sign of an elegant extension to the standard model, called supersymmetry.

Weinberg has previously said it would be a “nightmare scenario” if the LHC discovered a Higgs boson that did just what the standard model predicted and nothing more.”

En esta ocasión no deseo extenderme mas, ya que tengo que salir, y voy a concluir con la siguiente citación: “The particle discovered at the LHC looks more and more like the particle that was predicted,” Steven Weinberg, who won a Nobel prize in 1979 for theoretical work on elementary particles, told New Scientist.

Pues bien, yo no soy tan optimista y sigo pensando que este escurridizo bosón es un bosón de Ramirez (os recuerdo su definición: el bosón de Ramirez corresponde a cualquier bosón a la vista que convenga llamar bosón de Ramirez), por acabar de forma desenfadada y bromista.

De todos modos, los defensores a ultranza del bosón de Higgs, os convendría ser algo prudentes ya que cuando el LHC funcione a pleno rendimiento y alcance los 14 TeV, con un poco de mala suerte podría surgir una multitud de bosones de Higgs o de Ramirez, como se quiera ver! Y entonces que haremos con ellos ya que el modelo estándar no acaba de tenerlo previsto. Donde los alojaremos?

En realidad el bosón de Higgs en sí me la trae floja (perdonad la expresión, no me la he podido reprimir), lo que si me importa es todo el tinglado muy poco critico, a cambio de ser muy interesado y partidario, que le rodea. Pero sobre todo lo que me motiva es escudar el espíritu científico de todo tipo de manipulación sectaria.

Jose AntonioJose Antonio

Tiene que ser un palo eso de estar ciego y arreglar motos a la vez, ver fotos con su señora y ser doctor en física cuántica biológica ¡ que repertorio !!! para su personalidad múltiple: Mejor cuando escriba como Tina tíldese como Madona, es que me hace más ilusión. Es una petición encarecida.

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