El bosón de Higgs en el canal ZZ observado por CMS

Dibujo20170403 higgs to zz to four leptons cms lhc cern

Hace poco impartí una charla sobre el bosón de Higgs. Un alumno me preguntó si había alguna figura que mostrara todos los datos sobre el Higgs recabados hasta ahora. Por ello me ha encantado encontrar esta bella figura del detector CMS del LHC. Combina todos los resultados del LHC desde 2011 hasta 2016 para el bosón de Higgs en el canal H → ZZ → 4ℓ (con ℓ = e, μ); en concreto, del LHC Run 1 en 2011 con colisiones a 7 TeV, y en 2012 a 8 TeV, y del LHC Run 2 en 2015 y 2016 a 13 TeV. Lo más nuevo en esta figura son los datos del año 2016, con una luminosidad integrada de 38,6 inversos de femtobarn en el detector CMS del LHC.

Más información en CMS Collaboration, “Measurements of properties of the Higgs boson in the four-lepton final state at √s = 13 TeV,” CDS Record, CMS-PAS-HIG-16-041, Mar 2017. La figura que abre esta entrada está extraída de Andrei Gritsan, “The H(125) boson properties at CMS,” Aspen, 20 Mar 2017. Quizás te interese consultar el programa de Aspen 2017.

[PS 07 Abr 2017] Recomiendo leer más información y figuras en Tommaso Dorigo, “Winter 2017 LHC Results: The Higgs Is Still There, But…” AQDS, 04 Apr 2017. [/PS]

Dibujo20170403 only 13 tev 2016 collisions higgs to zz to four leptons cms lhc cern

Te recuerdo que el método más claro (llamado golden channel) para la observación del Higgs es su desintegración en dos bosones Z, uno de ellos virtual (ZZ*), cada uno de los cuales se desintegra en una pareja de leptones cargados (un par electrón-positrón, o un par muón-antimuón). Este canal tiene un probabilidad baja (~ 2,5%), pero su señal es muy fácil de observar (sobre todo cuando los leptones son muones, la M del nombre CMS). Además, este canal permite estudiar el espín y la paridad del Higgs; gracias a ello se ha confirmado que su espín es cero y su paridad positiva, como predice la teoría.

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Esta tabla muestra el análisis de los 35,9 /fb de colisiones analizados en el canal H → 4ℓ con CMS en 2016. En estas colisiones recabadas en el año 2016 se han observado 1479 sucesos de tipo pp → 4ℓ; se esperaba haber observado 1414 ± 92 (recuerda que en la tabla se muestra la mediana 1416,8, la media más la desviación típica 1416,8+89,1, y la media menos la desviación típica 1416,8–94,3, siendo por tanto la media 1414,2 y la desviación típica 91,7). Se estima que 66 ± 6 están asociados a la producción de un Higgs. En rigor el análisis estadístico no nos permite saber si hay un Higgs en un suceso concreto con una seguridad del 100%; sin embargo, en el canal H → 4ℓ es fácil seleccionar un suceso representativo que con muy alta probabilidad muestra un Higgs desintegrándose.

En este blog tienes muchas entradas sobre el bosón de Higgs por si quieres profundizar. Hoy solo quería enseñarte la imagen que abre esta entrada, que me parece de gran belleza.

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