Cuántas colisiones acumulará el LHC en lo que queda de año

Por Francisco R. Villatoro, el 27 septiembre, 2011. Categoría(s): Bosón de Higgs • Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticias • Physics • Science ✎ 12

Los dos grandes experimentos del LHC en el CERN, llamados ATLAS y CMS, ya han acumulado más de 3,6 /fb de colisiones protón-protón. Ahora mismo se acumulan del orden de 0,45 /fb a la semana y como quedan 5 semanas hasta que el LHC pase a colisionar iones pesados, una cuenta sencilla nos indica que se alcanzarán unos 5,7 /fb de colisiones por experimento durante todo 2011. Quien no tenga ni idea de lo que significa esto puede recordar que en todo el año 2010 se acumularon unos 0,055 /fb. En febrero/marzo de 2011 era difícil prever, casi imposible, que en 2011 se lograrían acumular más de 100 veces las colisiones logradas en 2010. Sin embargo, en junio ya había voces que proclamaban que se alcanzarían con creces los 5 /fb, como así será, si todo va bien. Crucemos los dedos. Más información en LHC latest news.

Para los interesados en la búsqueda del bosón de Higgs, debo recordar que 5,7 /fb en cada experimento permite explorar todo el rango de masas posible para el Higgs con una confianza estadística de más de 3 desviaciones típicas en cada experimento. Durante el año 2012, si se mantiene este ritmo de colisiones, alrededor de junio ya se habrán acumulado unos 10 /fb por experimento, suficientes para explorar todo el rango de masas con más de 5 desviaciones típicas. Todo indica, como ya anuncié al final de mi charla en Amazings Bilbao 2011, que el descubrimiento del bosón de Higgs será la noticia estrella del verano de 2012. Aunque sé que muchos de vosotros aún tiene muchas dudas sobre la existencia del bosón de Higgs, dudas que han sido incentivadas por las conferencias de prensa del CERN y por científicos famosos como John Ellis, con objeto de generar expectación, en mi opinión personal dichas dudas están infundadas a la vista de los resultados a día de hoy de los tests de precisión del modelo estándar. Quizás hace tres años se podían tener dudas (yo mismo las tenía), pero los tests de precisión han evolucionado en los dos últimos años hasta converger hacia el intervalo aún no explorado para el Higgs en el LHC y el Tevatrón. Todo (teoría y experimento) apunta a que su masa es de unos 120 GeV.

Quien crea que la teoría electrodébil es correcta y que ha sido verificada de forma experimental con una precisión de pocos puntos porcentuales, no puede dudar, en conciencia, de la existencia del Higgs. La única posibilidad razonable de que los tests de precisión de la teoría electrodébil sean tan fiables, si el Higgs no existe, es que haya una ajuste fino de todos los parámetros de la teoría correcta solo explicable gracias al principio antrópico. Confieso que a mí dicho principio, tan socorrido, no me gusta. Mientras haya una teoría sencilla que no requiera ajuste fino que ajuste los experimentos, mi opinión se decantará hacia ella.

Por cierto, el último día de colisiones protón-antiprotón en el Tevatrón del Fermila será el próximo viernes, día 30 de septiembre. Me hubiera gustado hacer un homenaje a este experimento en Amazings Bilbao 2011, pero me había comprometido a hablar de la búsqueda del bosón de Higgs.



12 Comentarios

  1. Hay alternativas a no ver un Higgs a baja energía. Cuestionables, por supuesto, pero hay que tenerlas en cuenta. Existencia de nuevas partículas a alta energía, o bien, un Higgs trivial superpesado por encima de las cotas actuales y por debajo del TeV, dando importancia a los aspectos no-perturbativos que no se entienden. Yo puesto por un Higgs algo más pesado que 120, es muy optimista que SUSY dé tan buen resultado (aunque pueden tener razón, SUSY me parece cada día más horrible en general, aunque sobre gustos…).
    Y, acerca de ver la susodicha partícula, directamente los tests de precisión no dicen que el campo de Higgs existe, sino que hay «algo» en la escala de energía electrodébil 245 GeV por arriba o por abajo que debe estabilizar la estructura del vacío a esa escala, gobernada como sabemos por los bosones vectoriales electrodébiles. Yo no me subo a ningún carro hasta que vea sin dudas la evidencia clara de la observación de un Higgs boson.

  2. Primero de todo felicitarte Francis por tu intervención en Amazings Bilbao, la explicación de la ruptura espontánea de la simetría fue clara, sencilla e intuitiva aunque creo que al final te falto un par de minutos más (explicar que es el bosón de Higgs en 10 minutos no es tarea fácil).
    Como dices a finales de Octubre con 5,7 /fb tendremos una evidencia a más de 3 sigmas de un Higgs de 120 Gev/c2. Con estos datos este año se sabrá si el Higgs existe (el Higgs más sencillo del SM). Todo indica que ahí estará y que por fin podremos empezar a estudiar sus propiedades.
    Personalmente me desconcierta un poco que el CERN haya hecho públicos precisamente ahora los resultados de OPERA. El circo mediático que se ha producido es tremendo y los resultados no tienen sentido. Es evidente que hay algún error y que se encontrará pronto. Ya hay gente que habla de viajes en el tiempo, de causas que preceden a los efectos, de la caida de la relatividad y otras chifladuras a cual más ridícula.
    Es como si en el CERN hubiesen sentido un ataque de protagonismo y una necesidad de publicidad quizás motivada por presiones exteriores ajenas al mundo científico.
    De todas formas pienso que esto no es necesario ya que con toda seguridad el LHC alcanzará notoriedad y pasará a la historia como uno de los instrumentos científicos que más ha contribuido al conocimiento de las leyes fundamentales del universo (y evidentemente no creo que sea gracias a neutrinos superlumínicos, masas imaginarias o teletransportes hiperdimensionales).

  3. Quitando la parafernalia mediática y la superluminalidad de los neutrinos, si los neutrinos ya de por sí despiertan tanto interés es que tienen algo misterioso, casi siniestro, y fantástico en su estructura. Los telescopios de neutrinos que están por llegar serán capaces de observar los neutrinos procedentes de los más remotos lugares del cosmos. Y es ampliamente debatido que los neutrinos revelan también la presencia de civilizaciones tecnológicamente avanzadas, estén en un planeta o no. La emisión de neutrinos con cierta direccionalidad y en cierto rango de energías es una pista irrefutable de una civilización. Y existe, quizás en el futuro, la posibilidad de usar los neutrinos como localizadores o faros a lo largo del espacio. Si avisan de que una supernova va a producirse como ocurrió en 1987, imaginaros lo que puede decirnos sobre el Universo la observación en la «ventana de neutrinos». Los neutrinos y su observación serán la Astronomía del s.XXI, yo no tengo duda de eso. Y de que comprenderlos es tan esencial o más que entender el mecanismo de Higgs ( que no puede de forma natural, hasta donde yo sé) explicar por qué los neutrinos que hoy conocemos son tan ligeros en comparación al resto de partículas sin recurrir a un ajuste finísimo de los acoplamientos de Yukawa. .

    1. Muy cierto, como bien dices y al margen del circo «superlumínico» entender la física de los neutrinos es importantísimo para avanzar en física fundamental. Ya el hecho de su masa diminuta y su oscilación son un claro indicio de nueva física. Es claro que los neutrinos jugarán un papel clave en un futuro y también en el campo tecnológico provocarán una gran revolución. A veces olvidamos que además del LHC hay también otros experimentos que prometen enormes avances: experimentos con neutrinos, el satélite Planck (faltan pocos meses para conocer sus resultados),detectores de ondas gravitatorias…
      Esta claro que los grandes descubrimientos están a punto de llegar.

      1. Sobre Planck, tengo muchas esperanzas en lo que tenga que decir. Y creo que WMAP está haciendo otro mapa del CMB, uno más del que tenían previsto. La cuestión es, ¿cuánto le tiempo le queda de vida al SM antes de desentrañar el siguiente nivel de subestructura de la materia?

        Los neutrinos son piezas esenciales para todo lo que viene. Incluso entender sus interacciones en el contexto del SM es importante y no está todo dicho ahí ( las medidas son muy complicadas, al igual que los experimentos involucrados). Por ejemplo, a energías del orden o menores de 1 GeV, un modo de interacción del neutrino es el llamado scattering coherente con nucleones. Hace cien años, E.Rutherford se dió cuenta de que el experimento de sus becarios significaba que el átomo no era un pudding con pasas sino que tenía un núcleo.El experimento de dispersión en la lámina de oro sirve cono analogía a lo que hacen los neutrinos, en este caso sondeando el núcleo como un todo en el ejemplo del scattering coherent, más que con los nucleones individuales. El scattering coherente es difícil de medir ya que la sección eficaz es proporcional al cuadrado de la constante de Fermi ( la constante que determina la fuerza de la interacción débil), aunque hace dos o tres años se ha detectado evidencia de emisión coherente de piones, el scattering puramente coherente no se ha podido observar hasta donde yo sé. Y es ESENCIAL entender el proceso de scattering coherente de neutrino con nucleones para eliminar este tipo de sucesos en el background que hay en los experimentos de detección directa de materia oscura ( queremos realmente saber si hay materia oscura y no queremos equivocarnos en una señal que sea por ejemplo un scattering de neutrinos -recordad que los neutrinos no son detectados en los experimentos, se piran por ahí al ser neutros, sólo en experimentos con mucha masa se infiere la interacción del neutrino mediante las trazas que otras partículas asociadas dejan un su interacción).

        Así pues, entender incluso el neutrino en el contexto del SM, ¡NO ES ALGO CERRADO! Neutrino live!!!!! LOL

        Dark Matter + Dark Energy + Neutrino + Gravitational waves = FUTURE

        HIGGS¿? + hep en la escala TeV presente.

  4. «La única posibilidad razonable de que los tests de precisión de la teoría electrodébil sean tan fiables, si el Higgs no existe, es que haya una ajuste fino de todos los parámetros de la teoría correcta solo explicable gracias al principio antrópico»

    Un poco duro asumir que la única posible respuesta es la que se conoce ¿no?

    1. Cuando se recurre al principio antrópico es cuando todo lo demás que has probado falla. El principio antrópico, que equivale en mi opinión a la explicación divina, es la respuesta que se da cuando te has estrellado con todas tus ideas e intelecto y resignas. Me parece muy pobre que se quiera recurrir a un principio tal para explicar lo que no puedes explicar. Ojo, hay utilizaciones incluso matemáticas ( a posteriori por supuesto) del citado «principio» ( el célebre artículo sobre la constante cosmológica de Weinberg es un ejemplo). Recurrir al principio antrópico equivale a estar desesperado y dispuesto a cualquier cosa ( incluso irte a la Metaciencia) para justificar algo. No es ciencia, es «un recurso usado cuando todo falla». Al mismo tiempo, argüir que si una idea falla hay que recurrir al principio antrópico es de nuevo paraCiencia. Una apuesta: si no hay Higgs ( que es no lo olvidemos una posibilidad) habrá que enfrentarse a la realidad del Universo con otros recursos. En ese sentido, el debate, aunque no es el mismo, más de un siglo después, de si existe Higgs es similar a la existencia o no del éter luminífero. Al final, se probó que el éter no existía y la luz podía proparse a la misma velocidad en el vacío sin producirse un movimiento de arrastre en el éter. ¿No os parece que hay mucha semejanza con el momento actual? Después de todo, la masa de las partículas se entiende en forma análoga «al movimiento de arrastre en un éter/campo». Insisto, es cada vez más posible que el Higgs ni siquiera existe, o si existe pueda ser superpesado apuntando a física no perturbativa u otra cosa. De hecho, si SUSY falla también, a priori, no hay nada que evite que un campo escalar reciba correcciones de todo tipo y sea superpesado. Y muchos investigadores no quieren aún considerar física no perturbativa complicada o el escenario superpesadilla del Higgs invisible ( Higgs ultrapesado a la escala GUT o de Planck). ¡Estamos en un momento interesante! LALALALALALALALALa

  5. Por cierto, si se me permite un comentario «off-topic» hoy he leido en el periodico El Mundo en el apartado deportivo el siguiente titular:
    «Los neutrinos son blancos: Los científicos no saben explicar el color de los neutrinos, sin embargo, está claro que los neutrinos (partículas subatómicas que viajan más rápido que la misma luz) son blancos».
    Esto, claro, en alusión a los jugadores del Real Madrid XD. Es impresionante hasta donde está llegando el «circo superlumínico», incluso se ha conseguido que un comentarista deportivo diga la palabra «neutrino». Esperemos que los neutrinos no lleguen al «debate» de Salvame Deluxe XD.

    1. Ya que lo ponen, lo podrían haber puesto mejor: «Los neutrinos son blancos, neutros para la fuerza cromática que une a los quarks dentro del protón.» Ya que supongo que muchos lectores no entenderán el sentido de la palabra «blanco» en física de partículas. ¡Es broma! ¡Gracias por este divertido comentario!

      Y seguro que Belén Esteban pronto llama neutrino a alguno de sus contertulios, quizás al más rápido en meterse en follones.

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