He de confesar que en julio estaba emocionado e impaciente, como un niño con un juguete nuevo, esperando el inicio de la conferencia ICHEP 2010. Quería disfrutar de los resultados más recientes del LHC (Large Hadron Collider) en el CERN y del Tevatrón en el Fermilab. Quería ver los primeros eventos de quark top en Europa. Quería conocer los nuevos límites de exclusión para la masa del Higgs. Y el ICHEP 2010 no me decepcionó, fue un congreso espectacular que pudimos disfrutar en directo gracias al videostreaming. Un congreso cuya estrella indiscutible eran los primeros resultados del LHC, que solo había acumulado unos 350/nb (inversos de nanobarn) de colisiones a 7 TeV c.m., aunque se habían analizado (depende del estudio) solo unos 250/nb. Era emocionante lo rápido que se estaban analizando los primeros datos de LHC, cómo se estaba reconstruyendo el modelo estándar, paso a paso, pero con pasos firmes. Pero el ICHEP 2010 no es el único congreso de fenomenología en física de partículas de este verano. Esta semana se está celebrando en Toronto el congreso HCP2010 (Hadron Collider Physics Symposium), August 23-27, 2010, University of Toronto, Canadá. No están emitiendo las charlas por vídeo, pero las transparencias (pdf o ppt) se pueden descargar en la página del programa (al menos de las charlas que ya han tenido lugar). Los resultados que se están presentando son espectaculares, pero destacan sin lugar a dudas los resultados de los detectores CMS y ATLAS del LHC, que ya ha recabado unos 2200/nb (2’2/pb) de datos (la mayor parte de estos datos se recogieron la semana pasada, desde que usan 49 paquetes de protones por haz en el LHC). Los análisis de datos presentados en el congreso utilizan entre 840/nb y 1100/nb. Lo curioso es que pocos blogs de física se han hecho eco de estos resultados, que yo sepa, salvo Philip Gibbs, «New results from the LHC at Toronto,» ViXra log, August 24, 2010, que se limitó a presentar algunas figuras seleccionadas de las transparencias del primer día del congreso.
Para los curiosos que quieran adentrarse en el HCP2010 yo recomendaría empezar por los resultados sobre el quark top presentados ayer: Frank-Peter Schilling, «First Top Results (CMS),» ppt slides (resultados con 840/nb de datos) y Giorgio Cortiana, «First Top Results (ATLAS),» pdf slides (resultados con solo 295/nb, similares a los del ICHEP). Como muy bien nos dice Giorgio en su charla, el detector ATLAS del LHC ya ha observado un número de quarks top similar a los que había observado el detector CDF del Tevatrón cuando publicó su famoso artículo de 1994 en el presentaba la primera evidencia del top con 19/pb (inversos de picobarn) de colisiones a 1’8 TeV c.m.; además, el verano próximo el LHC habrá observado más quarks top que el Tevatrón en sus 16 años de historia. El objetivo de los físicos del CERN es adquirir una experiencia en el manejo e interpretación de los datos LHC del CERN similar a la que han adquirido los del Tevatrón en los últimos 16 años, pero quieren hacerlo en solo un par de años.
También son interesantes las charlas sobre el quark top de los físicos del Tevatrón: Christian Schwanenberger, «Top Quark Production at the Tevatron,» y Tom Schwartz, «Measuring Top Quark Properties at the Tevatron,» así como la charla teórica de Rikkert Frederix, «Top Quark Physics. A theoretical overview.» La charla de Tom nos recuerda la desviación a 3 sigma entre los datos del Tevatrón y el modelo estándar en un parámetro técnico llamado AFB (forward-backward asymmetry) que indica que los quarks tops se emiten con preferencia en la misma dirección de los quarks incidentes que los produjeron en el proceso qq→tt (porque son muy pesados). Obviamente hay cierta asimetría, pero el modelo estándar predice un valor más pequeño que el observado en los experimentos, tanto CDF como DZero. Puede ser una mera fluctuación estadística o puede que sea una indicación de física más allá del modelo estándar. Los interesados en más detalles técnicos pueden recurrir, por ejemplo, The CDF Collaboration, «Measurement of the Inclusive Forward-Backward Asymmetry and its Rapidity Dependence Afb(Δy) in tt Production in 5.3 fb−1 of Tevatron Data,» CDF/ANAL/TOP/PUBLIC/10224 Version 1.0, July 14, 2010. También nos destaca la evidencia a 2 sigma para un quark top-prima (de cuarta generación). La charla de Christian también está bien y destaca que el Tevatrón fue diseñado para obtener alcanzar una precisión del 10% en la masa y parámetros del quark top, pero ya ha logrado alcanzar un 6%.
La charla de Rikkert es bastante refrescante y nos recuerda muchas cosas que son obvias pero que muchas veces olvidamos cuando hablamos del quark más pesado. Nos recuerda que medir la masa del quark top tiene un problema intrínseco, qué masa del top se está midiendo. El quark top no puede ser observado como una partícula aislada (o libre), ningún quark puede ser observado de esta forma. Por ello hay una incertidumbre teórica intrínseca en la medida de sus parámetros. Más aún, la masa depende de la energía y no podemos medir directamente la masa en reposo de un partícula. Rikkert también discute el parámetro AFB y afirma que la incertidumbre teórica reduce la diferencia entre el modelo estándar y los experimentos no sea mayor de 2 sigma (no 3 sigma como afirman las otras dos charlas). Finaliza su charla tratando las posibilidades de física más allá del modelo estándar asociada al quark top.
Por supuesto, los curiosos que quieran adentrarse en el HCP2010 preferirán quizás empezar por la física del bosón de Higgs. Se está buscando el Higgs en el LHC, pero todavía es pronto para que pueda competir con el Tevatrón, así que Malachi Schram, «ATLAS Higgs Sensitivity for 1/fb at the LHC at 7 TeV,» y Matteo Sani, «Prospects for Higgs Boson Searches with CMS,» se limitan a recordarnos cuales son las expectativas teóricas para finales de 2011 tanto en ATLAS como en CMS, respectivamente. Malachi nos recuerda que el LHC podrá competir con el Tevatrón en cuanto a los límites de exclusión del Higgs para finales de 2011 cuando alcance 1/fb (inverso de femtobarn) de colisiones (a finales de 2010 se espera que logre 0’1/fb y ahora mismo ya ha acumulado unos 0’012/fb). ATLAS excluirá el solo un Higgs en el rango de masas de 145-180 GeV/c² con 1/fb de datos. ATLAS es más sensible que el Tevatrón para Higgs con masa mayor de 200 GeV/c² (canal de desintegración H➞ZZ) y para Higgs de baja masa (110-140 GeV/c²) gracias al canal de desintegración H➞γγ, aún así no logrará excluir un Higgs con dichas masas solo con 1/fb de datos. Malachi también nos habla de la exclusión de Higgs cargados (como los supersimétricos) en el rango de 90-150 Gev/c². Sani nos habla en términos muy similares pero desde la visión del detector CMS del LHC. Hasta que se hayan acumulado unos 0’25/fb de datos (antes del verano de 2011) no se puede hacer física del bosón de Higgs con CMS, aún se espera que pueda excluir una masa del Higgs en el rando 145-190 GeV/c² con 1/fb de datos.
En la búsqueda del Higgs quienes se llevan la palma ahora mismo son los dos experimentos del Tevatrón, tanto para un Higgs de baja masa (menor de 150 GeV), Justin Keung, «Low Mass SM Higgs Limits at The Tevatron,» como para uno de «alta» masa (mayor de 150 GeV y menor de 200 GeV), Björn Penning, «High Mass Higgs Boson Searches at the Tevatron,» ambos han hablado en nombre de las dos colaboraciones CDF y DØ del Tevatrón. Ninguna de las dos charlas nos ofrece datos nuevos respecto a los ya publicados en el ICHEP en julio, sin embargo, aunque conocidos por quien esto escribe, siempre está bien recordarlos por si alguien no los conoce aún (ver por ejemplo los tres eventos candidatos a Higgs del CDF II en la charla de Justin o un evento candidato a Higgs del DZero en la de Björn). Finalmente, las charlas de Tim Scanlon, «Beyond the Standard Model Higgs Searches at the Tevatron» y Jay Wacker, «SM & BSM Higgs» sobre las búsquedas de un Higgs más allá del modelo estándar. Tim nos recuerda las búsquedas de bosones de Higgs supersimétricos, tanto en el MSSM como en el NMSSM, incluyendo, como curiosidad, un evento candidato en este último caso que yo no conocía. Jay empieza recordando por qué el Higgs es importante y continua con las búsquedas de Higgs muy pesados (que Tim no ha considerado en su charla), Higgs que será necesario tener en cuenta si el Tevatrón y el LHC no encuentran al bosón de Higgs con una masa por debajo de los 200 GeV/c². Lo que estas charlas nos recuerdan es que se están realizando búsquedas del Higgs de forma sistemática y con rigor y no se está descartando ninguna posibilidad. Algo en lo que todos confiamos y algo de lo que todos nos alegramos.