ATLAS observa a 240 GeV un exceso local a 3,6 sigmas tipo Higgs

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En el LHC se siguen buscando partículas escalares (tipo Higgs) de mayor masa. Usando colisiones del LHC a 13 TeV c.m. recabadas en 2016 el detector ATLAS ha observado un exceso a 3,6 sigmas locales a 240 GeV en el canal H→ZZ→ℓℓℓℓ. La búsqueda se ha realizado entre 200 GeV y 1,2 TeV, luego el exceso solo tiene 2,2 sigmas globales. Por supuesto, la interpretación oficial de esta señal es que se trata de una simple fluctuación estadística. CMS aún no ha publicado el análisis correspondiente, pero casi con seguridad no observará dicha señal.

El Higgs tiene una masa de 125 GeV y ha sido observado por dos detectores (ATLAS y CMS) y en varios canales. El nuevo exceso se observa solo en ATLAS y en un canal concreto (además del exceso a 240 GeV hay otro casi igual de significativo a 700 GeV). Recuerda que al tirar 6 veces una moneda obtener 6 caras seguidas es muy improbable, pero en 100 tiradas es muy probable (compruébalo tú mismo). En física de partículas la significación estadística de todo exceso local se debe calcular teniendo en cuenta el intervalo de búsqueda (el llamado Look-Elsewhere Effect o LEE). Un exceso con alta significación local (digamos entre 200 y 300 GeV) se reduce mucho al considerar la significación global (en este caso entre 200 y 1200 GeV).

El nuevo resultado se ha publicado en ATLAS Collaboration, “Search for heavy ZZ resonances in the ℓℓℓℓ and ℓℓνν final states using proton-proton collisions at √s=13 TeV with the ATLAS detector,” ATLAS-CONF-2017-058 [CDS record]. Nos lo ha contado Tommaso Dorigo, “An ATLAS 240 GeV Higgs-Like Fluctuation Meets Predictions From Independent Researcher,” AQDS, 27 Jul 2017. Más información técnica en Pawel Klimek (on behalf of the ATLAS Collab.), “ATLAS Beyond Standard Model Higgs Results,” Higgs Hunting 2017 [contribution].

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Supongo que esta historia te recuerda al exceso a 3,6 sigmas locales observado a 750 GeV en el canal difotónico (H→γγ). En muchos medios se interpretó como una posible nueva partícula escalar. En dicho caso se observó (por pura casualidad) tanto en ATLAS como en CMS (LCMF, 15 Dic 2015), lo que llevó a la publicación de más de 600 artículos teóricos en arXiv con posibles explicaciones (LCMF, 22 Mar 2016). Meses más tarde el exceso desapareció (LCMF, 05 Ago 2016). No creo que en esta ocasión el nuevo exceso tenga ningún eco similar entre los teóricos (aún así, hay varias predicciones teóricas de resonancias del Higgs a unos 240 GeV y a unos 700 GeV).

En resumen, tómate esta nota como una simple curiosidad. Excesos locales similares aparecerán en muchas búsquedas en los próximos años. No podré hacerme eco de todos ellos. Pero mientras no superen las cinco sigmas locales no deberían llamar la atención de los medios (ni de los físicos teóricos).


2 Comentarios

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Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

¿Francis, en estos momentos el LHC busca partículas que han predicho algunas teorías, busca “a ciegas” -dentro de su rango de energías, claro- o estudia partículas ya descubiertas para obtener más o mejor información de las mismas?

Francisco R. Villatoro

Gabriel, las búsquedas nunca son ciegas del todo, pero se buscan señales “genéricas” (tanto desintegraciones permitidas por el modelo estándar (lo que tu llamas “partículas ya descubiertas”), como desintegraciones no permitidas, que podrían ser señal de física más allá del modelo estándar). Muchas tesis doctorales buscan señales predichas por alguna teoría concreta (a gusto del director de la tesis) y seleccionan entre las búsquedas “genéricas” dichas posibles señales. Pero, en general, en los detectores del LHC no se realizan búsquedas específicas para una teoría concreta, sino que se intenta cubrir todo un espectro de muchas teorías con señales similares.

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