Desaparece el exceso a 750 GeV en el canal difotónico

Dibujo20160805 cms diphoton 750 gev resonance 13 tev lhc run 2 cms lhc cern

Hoy en el ICHEP 2016 se ha publicado la búsqueda de ATLAS y CMS con datos de 2016 de la resonancia a 750 GeV en el canal difotónico. CMS se adelantó ayer y publicó su resultado. La resonancia ha desaparecido. Como observas en esta figura (línea azul a trazos), la resonancia se observó a casi 3 sigmas en CMS con 3,3 /fb de colisiones en 2015. La resonancia ha desaparecido (línea roja a trazos) en los 12,9 /fb de colisiones en 2016.

No hay ninguna resonancia a más de dos sigmas en el canal difotónico en el rango de masas entre 500 y 4000 GeV, como muestra la combinación (línea negra continua), nada menos que 16,2 /fb de colisiones a 13 TeV c.m. en 2015 y 2016 (hasta julio). En los datos publicados en ICHEP 2016 por CMS (que se desvelaron ayer en su web) hay varios excesos a tres sigmas. Quizás alguno también sea observado por ATLAS y aparezca una nueva marabunta de artículos teóricos tratando de explicarla.

Dibujo20160805 atlas preliminary dipohoton 750 gev excess lhc cern

Los datos de ATLAS tampoco muestran la resonancia, como ilustra esta figura obtenida tras analizar 15,4 /fb de colisiones. La curva azul es el exceso a más de tres sigmas observado en 3,2 /fb de colisiones en 2015. La curva roja muestra que el exceso ha desaparecido en 12,2 /fb de colisiones de 2016, alcanzando menos de una sigma. Finalmente, la curva negra es la combinación, que ronda dos sigmas. ¡Adiós al exceso tanto en CMS como en ATLAS!

El artículo de CMS estuvo disponible ayer, pero ahora lo han retirado (sólo queda la primera página): The CMS Collaboration, “Search for resonant production of high mass photon pairs using 12.9 fb−1 of proton-proton collisions at √ s = 13 TeV and combined interpretation of searches at 8 and 13 TeV,” CERN CDS, CMS PAS EXO-16-027, 04 Aug 2016.

El otro artículo es The ATLAS Collaboration, “Search for scalar diphoton resonances with 15.4 fb−1−1 of data collected at s√s=13 TeV in 2015 and 2016 with the ATLAS detector,” ATLAS-CONF-2016-059, 05 Aug 2016.

PS: Para los no iniciados en este tema recomiendo “¿Nueva física en el LHC o una fluctuación estadística?” IFIC, Jun 2016. También en la wikipedia “Exceso de difotones a 750 GeV,” Wikipedia.es.

Dibujo20160805 highest energy event diphoton channel atlas lhc cern

Esta figura muestra el suceso candidato a desintegración en dos fotones más energético observado por ATLAS hasta ahora. La masa invariante es igual a 2,2 TeV, luego si correspondiera a una nueva partícula, esa sería su masa. Un suceso de gran belleza, sin lugar a dudas.

A día de hoy se han publicado 540 artículos (listado) de físicos teóricos y fenomenólogos sobre el exceso/resonancia a 750 GeV. La mayoría ofrecía explicaciones (posibles partículas que lo explicaban). Muchos lectores pensarán que los autores sólo han buscado las citas. Sin embargo, como el exceso era difícil de explicar, por sus contradicciones internas entre CMS y ATLAS, y por su ausencia en análisis donde también debería haber aparecido, se han ofrecido ideas muy sugerentes. En mi opinión ha aportado mucho a la física. Muchas ideas que estaban en el aire, pero que nadie se atrevía a desplegar, han aparecido en estos artículos.

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Bruno Lenzi (ATLAS), “Search for a high mass diphoton resonance using the ATLAS detector,” ICHEP 2016, 05 Aug 2016. [contrib].

La ciencia se construye a base de nuevas ideas, nuevas hipótesis. El LHC ofrecerá muchos excesos locales interesantes en los próximos años (el exceso a 750 GeV alcanzó casi cuatro sigmas locales, aunque solo dos sigmas globales). Muchos físicos teóricos les prestarán atención. Físicos tan famosos como John Ellis o Nima Arkani-Hamed pueden ofrecer ideas muy prometedoras para explicar estos excesos locales.

No sé si se les prestará tanta atención como se le ha prestado a la resonancia a 750 GeV. Todo depende de si modelar dichas señales es fácil o difícil. En mi opinión, lo más interesante es el caso difícil, el que requiere mayor intuición física y dominio de la técnica. Si para explicar dichos excesos hay que estirar las ideas actuales todo lo posible aprenderemos mucho de dichos trabajos.

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Chiara I.Rovelli (CMS), “Searches for BSM physics in diphoton final state at CMS,” ICHEP 2016, 05 Aug 2016 [contrib].

Recuerda, al fin y al cabo, el objetivo de la física es aprender más. Aprender más de la Naturaleza. Pero también de las alternativas disponibles en los marcos teóricos actuales. Explorar dichas ideas por lugares recónditos nos permitirá entender mucho mejor cómo se comportan en los lugares bien conocidos. Aprender es el objetivo.

Más información sobre el exceso a 750 GeV en este blog, por orden cronológico:

“CMS y ATLAS observan un pequeño exceso en difotones a 750 GeV”, LCMF, 15 Dic 2015.

“Posibles partículas responsables del exceso a 750 GeV en el LHC Run 2,” LCMF, 17 Dic 2015.

“La ventaja de estar entre los primeros que explican el exceso a 750 GeV en el LHC,” LCMF, 20 Dic 2015.

“Los fotones robaron la Navidad a los físicos de partículas,” LCMF, 28 Dic 2015.

“Un megaxión a 750 GeV predicho por la teoría de cuerdas,” LCMF, 01 Ene 2016.

“El exceso a 750 GeV en el canal difotónico observado en el LHC Run 2,” LCMF, 22 Mar 2016.

“El exceso a 750 GeV en el LHC Run 2 llega a Physical Review Letters,” LCMF, 24 Abr 2016.

“CMS y TOTEM estudiarán la resonancia a 750 GeV vía CT-PPS,” LCMF, 16 May 2016.

“La resonancia a 750 GeV en la teoría de cuerdas,” LCMF, 22 Jun 2016.

En podcast puedes escucharme hablar del tema en “Francis en LFDLC 177,” LCMF, 31 Mar 2016, y en “Francis en LFDLC 189,” LCMF, 28 Abr 2016.

Más información en este blog sobre el ICHEP 2016.

Dibujo20160805 James Beacham twitter jbbeacham diphoton excess explanation atlas

PS: Este resumen de James Beacham, @jbbeacham está bastante bien. Amplia la imagen para poder leerlo mejor.


13 Comentarios

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eduedu

Vaya, tanto revuelo para nada (o eso parece). Una pena, ojalá que el run2 nos dé algún otro gran descubrimiento.

Francisco R. Villatoro

Edu, ¿para nada? no, nunca. En los 1980 se escribieron cientos de artículos con versiones extendidas del modelo estándar sin quark top. O en los años 1990-2000 miles de artículos con modelos sin bosón de Higgs. No se debe afirmar a la ligera que dicho trabajo no sirvió para nada. Todo lo contrario, nos ayuda mucho a entender mejor el modelo estándar y cómo están relacionadas entre sí sus componentes.

Los más de 500 artículos inspirados en la resonancia a 750 GeV han puesto de moda cosas como los quarks de tipo vectorial, o las resonancias en la fenomenología de las branas. Sin lugar a dudas son trabajos que inspiraran muchos modelos futuros. Quizás, incluso, el modelo que explique la nueva física si esta aparece algún día.

La ciencia progresa así. Y siempre ha progresado así.

Ramiro Hum-SahRamiro Hum-Sah

“La ciencia progresa así. Y siempre ha progresado así.”

Que grandes palabras Francis :) que bueno es tenerlo divulgando estas cosas.

Ignacio Agulló

Francis, majo, con el titular “Desaparece el exceso a 750 GeV en el canal difotónico” sin especificar que es en la búsqueda del CMS parece que el exceso haya desaparecido en todo el universo por cambio súbito de las leyes físicas.

jeljel

Vaya, con el cariño que le tenía yo al exceso 750 GeV. Será que tiene un primo de Izquierda Unida.
Muy divulgativo.

Samu

Esto se veía venir de lejos. Están como locos buscando algo nuevo que de indicios suficientes como para que el grifo de dinero no se cierre en el LHC. Y es que se veía que todo podía ser muy fácilmente una pura casualidad estadística; pero prefirieron vender la moto con un sigma que en raras ocasiones significa nada, con tal de levantar revuelo y publicitar el chorro de millones que se lleva gastado en el LHC para realmente no haberse sacado de momento nada más que el descubrimiento del bosón de Higgs (que por cierto era casi una certeza que estaría allí esperando), por lo que realmente la mil millonada del LHC de momento no ha servido para nada relevante (al menos en lo referente a superar el modelo estándar).

En fin. Que mucho miedito de que la financiación acabe, y mucho vender la moto con resultados precarios que luego se vienen abajo (y que todos en el CERN saben que se vendrán abajo casi seguro). La física va camino de depender del marketing, y eso no es nada bueno.

Por cierto, que como nada extraordinario ocurra en el LHC Run 2 (y no tiene pinta) o en un hipotético Run 3 ó 4, ya se puede dar por muerto el proyecto que se supone que sustituirá en algunas décadas al LHC: ¿quién va a invertir otra mil millonada semejante (y al cuadrado) sin que haya siquiera un indicio de que hay algo nuevo a energías abarcables lo suficientemente cercanas? La física experimental mediante aceleradores de partículas se encuentra en un punto crítico, y quizás no sea viable económicamente ir mucho más allá (más aún teniendo en cuenta el momento de recortes en que se encuentra el planeta a nivel social, y más en I+D).

Un saludo.

Samu

Esta vez es distinto, porque la inversión es muchísimo mayor (pero Muchísimo con mayúsculas): en cuanto a tiempo de construcción, coste de construcción, y sobre todo coste de mantenimiento y explotación. No es en absoluto lo mismo, y en el CERN lo saben. Si del LHC no sale otra cosa más que el Higgs (y nada relevante sobre algo más allá del modelo estándar), la física experimental basada en aceleradores de partículas está muerta. Y eso es así, y ese es el miedo que hay en el ambiente.

Samu

Pecata minuta para fines militares, para fines de investigación es una locura que no va a volver a firmar ningún político (a menos que aparezca inesperadamente algo nuevo), y menos como está el panorama. El que no se debe engañar es el científico, y de hecho no lo hacen: te repito que en el CERN hay mucho miedo, y como resultado de ese miedo ha salido este revuelo que se veía venir que no era nada.

Ramiro Hum-SahRamiro Hum-Sah

Samu: “¿Nada relevante? (al menos en lo referente a superar el modelo estándar)” que no encuentres algo escandaloso no significa que no hagas progresos sustanciosos. El simple hecho de dscartar un higgs compuesto es un gran hint para continuar la búsqueda de física BSM, sus posibles decaimientos invisibles, física de la belleza, métodos numéricos en qcd, encontrar o no hadrones exóticos, gluebolas, supersimetría… todo eso y mucho más se puede hacer con LHC al menos en cierta escala de energía y aún encontrando nada saber la ausencia de algo es saber mucho.

Francis ha explicado como la ciencia progresa con estas pequeñas pistas, el error de los novatos es creer que no encontrar una nueva partícula cada dos años es estancamiento, “sacar nada” o motivo de “miedo”.

Como todos los lectores de este blog sabemos la física de partículas es mucho más que sólo lo que nos arrojan los aceleradores, hay muchos experimentos de detección dierecta e indirecta de materia oscura, axiones, neutrinos pesados. Que interesante van a ser los años venieros con la física de neutrinos (la jerarquía de masas y la búsqueda de la desintegración doble beta sin neutrinos)

Luis MillánLuis Millán

Tal vez sea un gasto gigantesco por ahora pero, la cantidad de patentes que se han generado con la construcción de LHC y la variopinta de aplicaciones que están en desarrollo producto de esas patentes . In Internet se han adelantado algunos desarrollos en medicina y tecnología para PC y telecomunicaciones cuyo origen fue el LHC.

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