El modelo estándar a 13 TeV en el LHC Run 2

Dibujo20150701 atlas preliminary - 13 tev - dimuon spectrum - lhc cern

La primera misión del LHC Run 2 con colisiones a 13 TeV c.m. es redescubrir el modelo estándar. Lo más fácil es empezar con las partículas que dan lugar a un par muón-antimuón. En esta figura de ATLAS se ve que a 6,6 /pb de datos ya se observan la partícula J/ψ (descubrimiento del quark charm en 1974), la partícula úpsilon Υ (descubrimiento del quark bottom en 1977) y el bosón vectorial Z (descubierto en 1983). Esta figura se ha obtenido como parte de la calibración de los espectrómetros de muones del detector ATLAS y se ha publicado en “Public plots from the ATLAS Muon Spectrometer,” ATLAS, LHC, 25 Jun 2015.

La figura se corta en 100 GeV y no se esperan sorpresas hasta 1000 GeV, pero muchos deseamos ver esta figura en el rango de energías entre 1000 y 3000 GeV (o sea 1 y 3 TeV), sobre todo alrededor de 2000 GeV (o sea 2 TeV), donde se esconde una señal a 3 sigmas de un posible bosón Z’. Habrá que esperar al final del verano, o quizás hasta diciembre. Pero sin lugar a dudas valdrá la pena la espera.

Dibujo20150701 atlas ww excess - 8 tev - lhc cern

Como supongo que ya habrás leído en Jester, “The ATLAS diboson resonance search showing a 3.4 sigma excess,” Résonaances, 13 Jun 2015, Dorigo, “New LHC diboson excesses point to light SUSY,” The Reference Frame, 05 Jul 2014, o en otras fuentes, tanto ATLAS como CMS han observado un pequeño exceso en la búsqueda rutinaria de señales de gravitones de Randall-Sundrum. El exceso está cerca de 2 TeV y en ATLAS se ha observado a 3,4 sigmas (locales, es decir, mirando un trozo del espectro). Si tenemos en cuenta el look-elsewhere effect (efecto global, es decir, mirando todo el espectro disponible) resulta que se trata de una fluctuación estadística sin contenido físico.

Sin embargo, los aficionados a este tipo de señales tempranas ya están soñando con una nueva partícula con una masa cercana a 2 TeV. En el espectro de dibosones (los sucesos tipo WW, WZ o ZZ) es difícil de analizar con poca estadística ya que no es fácil distinguir entre estas tres posibilidades. En ATLAS el exceso parece más claro en el canal WW, luego parece apuntar a un nuevo bosón Z’. No habrá que esperar mucho para confirmar/refutar esta posibilidad. A finales de año se habrán acumulado suficientes colisiones a 13 TeV como para que este tipo de señal brille en todo su esplendor (deseamos que no por su ausencia).

Dibujo20150701 cms zz excess - 8 tev - lhc cern

El otro gran detector del LHC también ha observado una señal en este tipo de búsqueda. Sin embargo, el exceso observado por CMS brilla en las desintegraciones ZZ y no es tan visible en las WW. Además, CMS observa el exceso alrededor de 1800 GeV (1,8 TeV). Repito que lo más conservador es pensar que se trata de fluctuaciones de origen estadístico (como así lo indica si hacemos un contraste de hipótesis global en todo el espectro de energía observado).

Las pequeñas diferencias entre ATLAS y CMS para este exceso hace que muchos quieran ver una primera señal de la supersimetría. En mi opinión todavía es muy pronto para teorizar sobre estos asuntos. A finales de año habrá una señal clara en ATLAS y CMS, tanto a favor como en contra. Una partícula con una masa de unos 2 TeV debería brillar en las colisiones a 13 TeV c.m. del LHC Run 2. Por ahora hay pocos motivos para estar excitado (salvo si eres físico teórico y estás especializado en partículas exóticas).


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