Lo que los medios deberían contar de la conferencia de ayer en el CERN sobre el bosón de Higgs

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=ctsWdUaHsHM]

En ciencia la interpretación de un resultado experimental que no es concluyente está sujeta a la postura de los científicos que la realizan. En relación al bosón de Higgs hay dos posturas claras enfrentadas, los que creen que el bosón de Higgs existe (el predicho por el modelo estándar) y los que opinan que el bosón de Higgs no existe (entre ellos los hay radicales, ningún bosón de Higgs existe (pero recuerda que hay pruebas indirectas de que existe el campo de Higgs), y los que opinan que no existe el bosón de Higgs predicho por el modelo estándar, pero sí otros bosones de Higgs diferentes, como los predichos por la supersimetría).

La noticia de ayer se puede interpretar de dos maneras completamente diferentes en función de la postura del físico que lo cuente. Permíteme un resumen de lo que concluyen en vista a los datos publicados en la conferencia de ayer ambos tipos de científicos.

Los físicos que creen que el bosón de Higgs existe. Los datos publicados ayer apuntan claramente a un bosón de Higgs con una masa entre 120 y 127 GeV, con preferencia hacia un valor de 125 GeV. Los datos acumulados por el LHC durante 2011 no son suficientes para decidir si existe un Higgs con una masa de 125 GeV, ya que se requiere analizar cuatro veces más datos para obtener la respuesta definitiva (se espera que estén disponibles a finales de 2012). Sin embargo, con los pocos datos analizados se esperaba observar en alguno de los dos experimentos (ATLAS o CMS) un pico como el observado por ATLAS, que tiene la altura esperada, aunque es un poco más estrecho de lo esperado; una fluctuación estadística es la responsable de que este pico sea menos ancho de lo predicho. Los datos de CMS presentan dos picos muy anchos y de poca altura centrados en 120 GeV y 124 GeV; el primero de los cuales es una fluctuación estadística y el segundo apoya el resultado de ATLAS. Una combinación «a ojo de buen cubero» o por la «cuenta de la vieja» de los datos de ATLAS y CMS demuestra que el pico observado por ATLAS es más ancho de lo que parece y tiene la anchura esperada para un Higgs de 125 GeV, con lo que es una señal inequívoca de que existe un Higgs de 125 GeV. La combinación oficial de los datos de ATLAS y CMS que se publicará en marzo de 2012 ofrecerá una prueba inequívoca de esta afirmación. En el verano de 2012 el pico observado ayer será visible claramente tanto en ATLAS como en CMS y tendrá la anchura que tiene que tener para confirmar fuera de toda duda que existe el Higgs, aunque solo se podrá hablar de descubrimiento definitivo en diciembre de 2012 o cuando se hayan analizado, al menos, una cantidad de datos similar a cuatro veces los datos acumulados en 2011. La conferencia de ayer es una señal inequívoca de que el bosón de Higgs existe.

Los físicos que creen que el bosón de Higgs no existe. Los datos publicados ayer excluyen que exista un bosón de Higgs salvo en el intervalo de masas entre 117 y 127 GeV y dentro de este intervalo todo apunta a una falsa alarma ya que aunque ATLAS apunta a un Higgs con una masa de 125 GeV, CMS con más datos analizados apunta a lo contrario. Los datos acumulados por el LHC durante 2011 no son suficientes para decidir si existe un Higgs con una masa entre 117 y 127 GeV, pero sí son suficientes para excluir un Higgs en dicho itervalo. Una fluctuación estadística es la responsable de que no se haya podido excluir de forma definitiva la partícula de Higgs. El pico observado por ATLAS es mucho más estrecho de lo esperado para un Higgs de 125 GeV, sobre todo en la parte derecha, porque CMS excluye claramente un Higgs con una masa igual o mayor que 127 GeV. Por ello, el pico observador por ATLAS es una fluctuación estadística, similar a las fluctuaciones estadísticas observadas por CMS sobre un Higgs con 120 GeV y con 124 GeV. Más aún, CMS ha presentado un análisis más completo que el de ATLAS pues ha estudiado más datos y en más canales de búsqueda (5 en lugar de 3). Por ello, la información aportada por CMS es más fiable que la de ATLAS y cuando se publiquen nuevos datos sobre ATLAS apoyarán lo observado por CMS. No se deben combinar los datos «a ojo de buen cubero» o por la «cuenta de la vieja» y hay que esperar a la combinación oficial de los datos de ATLAS y CMS que se publicará en marzo de 2012 y que seguramente excluirá de forma casi definitiva un Higgs en el intervalo de masas entre 117 y 127 GeV. En el verano de 2012 ya se sabrá con seguridad que el bosón de Higgs del modelo estándar no existe y se iniciará la búsqueda de otros bosones de Higgs más exóticos.

En resumen, los mismos datos se pueden interpretar de dos maneras diferentes y creo que es importante que el público en general lo tenga claro. El anuncio de ayer fue una gran noticia para la física, pero hay que explicarla bien para que no parezca que el CERN juega al cuento de «Pedro y el lobo» con la gente.

PS (16 dic. 2011): Esta figura ilustra la evidencia más fuerte sobre un Higgs observada en los datos analizados en la conferencia del martes 13. Esta figura representa todos los eventos en el canal difotónico observados por ATLAS, los responsables del precioso pico que aparece en la figura de exclusión de ATLAS. Todo depende del prisma con el que lo mires. Con el prisma de esta figura uno se da cuenta de los pocos datos que han sido analizados durante 2011. El año que viene será otra historia…



10 Comentarios

  1. Pienso que pocos dudan que realmente se ha descubierto un Higgs de 125 GeV (al menos esa es la conclusión general en la blogosfera). La figura de Peter Gibbs combinando los datos del Tevatrón, Atlas y CMS es bastante clara y espectacular. Ésta muestra una evidencia de casi 3 sigmas de un Higgs de 125 GeV justo la evidencia que se esperaba encontrar con 5/fb para un Higgs del SM. Aunque la confirmación oficial no vendrá hasta finales del año que viene los teóricos seguramente ya están analizando que supone este gran logro para la física. El Higgs prácticamente está descubierto, ahora hay que analizar sus características y buscar nuevos Higgs, supersimetría, dimensiones ocultas etc etc (bueno hay que ser optimistas a pesar de los tiempos que corren).

  2. Todo depende del color del cristal con que se mira, ¿verdad? Por eso se llama «no concluyente».

    Francis, al hilo de la objetividad, tengo una pregunta que no veo del todo aclarada en ninguno de los posts de los últimos meses: Suponiendo que tenemos 6 sigma el año que viene, que yo sospecho que sí, ¿qué es lo que se habrá descubierto realmente?

    Entiendo que es una partícula de spin 0 que se produce y decae como el bosón de Higgs predicho por el Modelo Estándar. Pero, ¿hay alguna evidencia experimental, en este u otro experimento anterior, de que sea esa partícula la responsable de la ruptura de la simetría electrodébil?

    Entiendo que, si tu teoría predice una partícula y parece que la encuentras, tiendes a pensar que el resto de la teoría es buena, y suponer que esa partícula tiene las propiedades que tu teoría le asigna. Pero eso a la Naturaleza le tiene sin cuidado, y no es más que los hechos vistos a traves de las gafas de tu teoría. ¿Dónde acaban aquí los hechos y empiezan las interpretaciones?

  3. Bueno la verdad es que estos resultados dejan un sabor agridulce: por un lado está la esperanza de haber encontrado algo por fin, por otro, la posibilidad de que solo sea una fluctuación estadística y de que aún sean necesarios otros 15/fb para confirmarlo. Todo son incertidumbres, sigue sin haber avances concretos, la física no avanza, seguimos atascados. En física de partículas el balance de las últimas décadas es penoso: en los 80 se detectó el bosón Z y en los 90 el quark top, la confirmación del SM, la masa de los neutrinos y poco más… nada nuevo en 30 años. Cientos de modelos teóricos probables e hipotéticos, incertidumbres en materia oscura, energía oscura, energía del vacío, gravedad cuántica, ondas gravitatorias, teoría M, supersimetría, Guts, neutrinos, física más alla del SM, la constitución última del vacío y del espacio-tiempo…cientos de antiguas preguntas y ninguna respuesta. El LHC, los experimentos para detectar neutrinos y mat.oscura y el satélite que lleva mi nombre (planck XD) tienen que sacarnos de todo este enorme rompecabezas. Las respuestas están ahí y la ciencia las encontrará (espero que sea pronto). 2012 puede ser el punto de inflexión y Francis nos describirá y explicará magistralmente como siempre los nuevos acontecimientos que desencadenarán la revolución científica que se avecina.

  4. Parece que los blogueros están a la gresca sobre la posibilidad de que la señal encontrada sea realmente el Higgs. Strassler sigue siendo muy escéptico y los demás (Gibbs, Woit y Dorigo seguro que también comentará) han entrado en su blog para recriminarle su actitud de (según ellos) exagerado escepticismo (estos últimos junto con Lubos están casi convencidos de que la señal es real): http://profmattstrassler.com/2011/12/15/theoryexperiment-discussion-at-cern-about-higgs/#more-2191
    Por cierto una pregunta que leí hace unos dias pero que creo nadie ha vuelto a preguntar: si existe el Higgs de 125GeV ¿Por qué no lo detectó el Tevatrón? ¿Otra fluctuación estadística?

    1. Buena pregunta, Planck. La respuesta, afortunadamente para mí, es fácil. La última figura de exclusión del Higgs del Tevatrón, combinando datos de CDF+DZero no tenía sensibilidad suficiente en la región de unos 125 GeV como para ofrecer ninguna información fiable a este respecto (puedes consultar la figura en esta entrada «La figura más esperada del Tevatrón sobre el Higgs no ofrece ninguna sorpresa«). La nueva figura combinada del Tevatrón, que supongo que se publicará alrededor del verano de 2012 (aunque podrián publicarla antes con objeto de montar un hype mediático) con toda seguridad tendrá sensibilidad en esta región. ¿Qué pasará? Habrá que esperar.

      La ciencia evoluciona sin pausa, pero al ritmo que marcan los datos. La paciencia es clave en ciencia; en conciencia, si hemos esperado muchas décadas, por qué no esperar unos meses.

      1. Gracias por la respuesta Francis. Quien lo iba a decir, el Tevatron una vez cerrado va a seguir siendo una herramienta importantísima para la física, hay que estar atentos a ver si confirma el exceso en 125GeV.

      2. ¿Pudo ser la señal de 140 GeV del Tevatron, con mucho ruido y fluctuación y apenas significancia estadística un signo del HIggs a 126GeV? Tevatron no tenía los medios, fundamentalmente económicos lamentablemente, para continuar operando y detectar un Higgs, pese a que los americanos lo intentaron. Tevatron es un ejemplo de cómo no se actuó con visión con una gran máquina que encontró el top y verificó la existencia de los bosones vectoriales masivos de la teoría electrodébil. A mí me gustaría ver los datos que Tevatron ha producido estos últimos meses y años en relación a la búsqueda del bosón de Higgs. Será interesante entenderlas a la luz del LHC. Y atención, no olvidemos que el Tevatron es un colisionador protón-antiprotón, LHC es protón-protón.

Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 14 diciembre, 2011
Categoría(s): ✓ Bosón de Higgs • Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science
Etiqueta(s): ,