Cómo podría esconderse el bosón de Higgs en los datos del LEP2 y del Tevatrón

Por Francisco R. Villatoro, el 22 febrero, 2010. Categoría(s): Bosón de Higgs • Ciencia • Física • Physics • Science ✎ 4
Desintegración de un Higgs en neutralinos (izq.) y sneutrinos (der.), incluyendo el cociente entre las predicciones supersimétricas MSSM (ver curva "Hidden Sector" en rojo) y el modelo estándar SM (azul). El modelo estándar está dominado por las desintegraciones en quarks bottom (verde) y pares de bosones W (naranja). Un tal Higgs de 100 GeV sería compatible con la búsqueda en LEP2.

 El bosón de Higgs podría haberse producido copiosamente en el LEP2 del CERN y estar haciéndolo en el Tevatrón del Fermilab sin que nadie lo haya detectado. El ajuste experimental de los observables de precisión de la teoría electrodébil utilizando los datos recabados en LEP2 y el Tevatrón apuntan a un bosón de Higgs con una masa de unos 80 GeV, sin embargo, la búsqueda directa de dicho bosón en el LEP2 indica que su masa debe ser superior a 114,4 GeV. Este límite asume que es cierto el Modelo Estándar y se basa en el estudio de la producción conjunta de un Higgs y un bosón Z, desintegrándose el primero en un par de quarks b (bottom). El mejor límite inferior para la masa del Higgs que sea independiente del modelo fue obtenido por OPAL, en concreto 82 GeV. El bosón de Higgs podría estar escondido en los datos de LEP2 con una masa menor de 114,4 GeV si hubiera física más allá del modelo estándar que permitiera BR(h→b b) < 0,20 (o sea, el 20%). Hay muchos modelos que pueden suprimir este modo de desintegración del Higgs y que permiten modos de desintegración no estudiados aún en los datos de LEP2 y el Tevatrón. Un nuevo estudio sugiere que hasta 104 bosones de Higgs con una masa de unos 100 GeV pueden estar ocultos en los datos de LEP2 y del Tevatrón según un modelo supersimétrico mínimo que suprime la desintegración del Higgs en quarks bottom. Los teóricos han pasado el testigo a los físicos de partículas elementales que tendrán que cribar los datos de LEP2 y del Tevatrón para chequear la posible validez de esta sugerencia. El artículo técnico, para los interesados, es Adam Falkowski, Joshua T. Ruderman, Tomer Volansky, Jure Zupan, “Hidden Higgs Decaying to Lepton Jets,” ArXiv, 16 Feb 2010. 

Lo más curioso del nuevo estudio es que ajustando adecuadamente los parámetros del modelo supersimétrico utilizado se pueden suprimir terriblemente los modos de desintegración del modelo estándar para un Higgs con una masa menor de 150 GeV, como muestra la figura de la izquierda para la desintegración de un Higgs singlete. Las desintegraciones del Higgs en el “sector oculto” tienen una probabilidad cercana a la unidad, suprimiendo las desintegraciones compatibles con el modelo estándar hasta en tres órdenes de magnitud. ¿Cómo es posible que el bosón de Higgs esté escondido en los datos ya estudiados? El problema con estos modos de desintegración “exóticos” para el Higgs es que se confunden muy fácilmente con modos de desintegración de los hadrones y la relación señal/ruido para ellos es muy baja. El ruido de fondo debido a la QCD impide ver estas desintegraciones del Higgs “a simple vista” ya que el resultado final es una cascada compleja de electrones y muones, llamada chorro de leptones (lepton jet), final típico de muchos otros procesos. 

La posibilidad de un bosón de Higgs supersimétrico de baja masa está poniéndose de moda entre los teóricos. Otro artículo reciente que la discute es Radovan Dermisek y John F. Gunion, “New constraints on a light CP-odd Higgs boson and related NMSSM Ideal Higgs Scenarios,” ArXiv, 9 Feb 2010, donde se nos indica que, según el modelo NMSSM, un bosón de Higgs CP-impar supersimétrico (h1) de menos de 105 GeV podría escapar del límite de 114,4 GeV del LEP2 gracias a su desintegración h1→ a1 a1, con ma1> 7,5 GeV. El análisis de esta propuesta, utilizando datos experimentales del detector BaBar del SLAC (que estudia millones de bosones B, formados por quarks bottom) muestra que dicho bosón de Higgs preferentemente tiene una masa entre 90 y 100 GeV. 

PS (24 feb. 2010): Algunos estáis interesados en los límites inferiores para la masa del bosón de Higgs según OPAL y LEP, os dejo aquí la figura a partir de la cual se obtuvieron (extraída de esta presentación Joshua T. Ruderman, “Hiding the Higgs with Lepton Jets,” NHETC at Rutgers Physics Department, February 2, 2010, que incluirá un vídeo para Real Player; también es interesante la presentación de C.Csaki, “Buried Higgs,” NHETC at Rutgers Physics Department, 12/08/09, también tendrá vídeo .rm). 



4 Comentarios

    1. Gracias, Alejandro, aunque no sé si la mayoría de los lectores de este blog estará de acuerdo con que “el bosón de Higgs no es más que una “etiqueta” o bandera sobre la que quiere acogerse la propia justificación de los fantásticos gastos en medios y personal realizados por el CERN para construir el engendro tecnológico que supone el LHC.

      El documento en PDF no está mal aunque podría estar mejor. Por ejemplo, no es cierto que “El estudio más preciso de las medidas realizadas hasta el presente permite concluir que el bosón masivo de Higgs del modelo estándar tiene una magnitud mayor de 144 Gev, con un 95% de nivel de confianza.” Pero no importa.

      Por otro lado, como bien dice MiGUi en múltiples ocasiones “Ni mucho menos. El LHC no se ha construído con la pretensión de encontrar el Higgs. No sé cuantas veces hay que decirlo, pero el LHC tiene como objetivo explorar los límites del modelo estándar.

      1. La verdad es que la frasecita con la que empieza el pdf ya pone de manifiesto sus inquietudes científicas, pero bueno, se supone que es un blog de filosofía, seguro que piensa que si Aristóteles estuviera vivo nos daría más respuestas que el LHC.

  1. ESTA HIGGS ENTRE LOS DATOS:

    Hay una novela que se publicò inicialmente con el nombre de “El experimento Nobel” que plantea justamente eso, no recuerdo en este momento el nombre del autor. Despuès se volviò a publicar con otro tìtulo… Pero decìa Boscovich que hay ondas “internas” entre las ondas…Las cuales unen o separan a las otras… Sin que se advierta “eso”, por supuesto. Para dar un ejemplo, se me ocurre, en este pàrrafo, la onda “nombre del autor” es “interna” y puede establecer conexiones que no corresponden a la onda portadora que, en este caso, es la idea de “Higgs puede estar entre los datos…”

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