La semana que viene se decide en Chamonix cómo funcionará el LHC en el año 2012

Chamonix 2012, el “LHC Performance Workshop,” se inicia el próximo lunes 6 de febrero y finalizará el viernes 10 de febrero. Casi todo el mundo da por hecho que se decidirá que el LHC funcione con colisiones a 8 TeV c.m. durante 2012 y tendrá como objetivo duplicar la luminosidad pico alcanzada en 2011. Muchos físicos de ATLAS, CMS y LHCb ya están preparándolo todo para el aumento de la energía de los haces de protones y para el aumento de su luminosidad. ¿Será el año 2012 tan exitoso como el 2011? Así lo deseo, pero lo que tengo claro es que el año 2012 promete ser muy emocionante.

Las colisiones a 8 TeV c.m. son interesantes por varias razones. La primera es que no afectan negativamente a la búsqueda del bosón de Higgs, si existe y tiene una masa baja será encontrado; aunque con el incremento de energía las primeras señales del descubrimiento tendrán que esperar a diciembre y la confirmación definitiva a la primavera de 2013. Para la búsqueda del Higgs, si se sigue trabajando a 7 TeV se podría acumular las nuevas colisiones a las ya existentes, pero las colisiones a 8 TeV requieren un análisis separado y su combinación con las ya obtenidas es difícil y no se realizará hasta bien entrado 2013 (para el verano de 2013 como pronto).

Por otro lado, las colisiones a 8 TeV permitirán seguir mejorando los límites superiores de exclusión para toda la física más allá del modelo estándar (supersimetría, cuarta generación de partículas, nuevas interacciones, dimensiones extra, microagujeros negros, etc.). Muchos de estos límites solo se podrían mejorar un poquito si en 2012 solo se acumulan más colisiones a 7 TeV; incrementar la energía ofrece una nueva ventana hacia la nueva física.

Finalmente, el ajuste de los programas de Montecarlo para la simulación de colisiones en el LHC requiere tomar colisiones a diferentes energías. Hasta ahora se han utilizado colisiones a 0,9 TeV y a 7 TeV, por lo que las colisiones 8 TeV darán mucha información sobre la calidad de estos ajustes. De hecho, tras el parón de 2013, mucha gente cree que se iniciarán las colisiones a mediados de 2014 a 10 TeV, como preparación para colisiones a plena energía, 14 TeV en 2015.  Hay que recordar que los programas de Montecarlo de simulación e colisiones se ajustan por separado a los datos obtenidos por cada experimento; ATLAS, CMS y LHCb utilizan programas diferentes (o ajustados de forma diferente).

¿Son todo ventajas en el paso de 7 TeV a 8 TeV? No, o al menos creo que muchos de los que analizan los datos de las colisiones tendrán que lidiar con gran número de problemas. Por ejemplo, en la búsqueda de un Higgs de baja masa, a más energía se producen más bosones de Higgs, pero también las colisiones interesantes (desintegraciones con fotones, con leptones y con pérdidas de energía por la presencia de neutrinos) se volverán mucho más ruidosas. ¿Compensará el incremento de energía el número de eventos positivos que se perderán por el ruido? Muchos eventos candidatos a mostrar un bosón de Higgs que se podrían observar si no se incrementa la energía, no serán observados. Los físicos tendrán que reaprender a interpretar los datos de los detectores y ello tendrá un coste.

La gran cuestión que se tendrá que discutir en Chamonix 2012 será si valdrá la pena lo que se gana con respecto a lo que se pierde con el incremento de energía. Ahora mismo muchos miembros de las grandes colaboraciones están trabajando duro para lidiar con el peor caso para ellos, que se decida el incremento. Si al final no se decide, no pasa nada, todo lo aprendido vendrá bien para futuros incrementos de energía.

Si te interesa este tema quizás disfrutes la lectura de Seth Zenz, “Can the LHC Run Too Well?,” US LHC Blog, Quantum Diaries, February 3rd, 2012.



7 Comentarios

  1. Pues tal y como lo planteas no veo una clara ventaja en el funcionamiento a 8 TeV. De hecho lo que tiene son desventajas: mayor dificultad para combinar los nuevos datos con los datos del año pasado, retraso en los resultados, posibles problemas técnicos debido al cambio de parámetros, aumento del ruido y del pile-up, incierto aumento efectivo en la luminosidad… Con estos datos yo escogería seguir con 7 TeV que sabemos que todo funciona bien y acumular 15 /fb para proclamar por fin el descubrimiento del Higgs de 125GeV. Además la probabilidad de detectar nueva física con el aumento de solo 1 TeV es muy pequeña.

    1. Planck, quizás lo he planteado más negativamente de la cuenta .Es algo muy positivo para todo el mundo. En un laboratorio que va a funcionar 20 años como mínimo, adelantar un descubrimiento un año o retrasarlo un año es algo poco importante (salvo para los que aman escribir noticias).

      En 2011 la máquina ha funcionado a las mil maravillas y no ha habido problemas reseñables. Para los ténicos que controlan la máquina es más interesante pasar a 8 TeV para forzarla un poco y ver hasta donde puede llegar. Después de la reparación de 2013-14, saltar directamente a 14 TeV desde 7 TeV es un gran salto al vacío; el salto 7-10-14 quizás será más suave si es 7-8-10-14. Siempre es mejor acelerar poco a poco que hacerlo a tirones (jerks en inglés).

      Además, en 2011 los detectores de los experimentos han funcionado a las mil maravillas porque eran detectores preparados para colisiones a 14 TeV que son mucho más complicadas de analizar; no es bueno que los que hacen los análisis se acostumbren a vivir en jauja; ponerles un poco de dificultades a 8 TeV les vendrá también muy bien para el salto a 10 TeV (que todo el mundo espera que sea breve, menos de un año, pero que puede que se tenga que expandir a casi dos años) y la hora de la verdad a 14 TeV.

      En mi opinión, como creo que el Higgs existe y tiene una masa entre 117 y 127 GeV, da lo mismo encontrarlo en 2012 que en 2013. Ahora mismo hay rumores (en mi opinión poco fiables) de un posible squark (stop), aunque podría ser un quark top prima de cuarta generación. Con colisiones a 8 TeV esta física de alta energía se vería bien favorecida.

      1. Pues quizás tengas razón, también hay que pensar en el futuro salto de la máquina a 14TeV, lo que está claro es que los expertos sopesarán todos los posibles pros y contras y tomarán la decisión que piensen más adecuada. Por otro lado pienso que la confirmación (o refutación) de la señal del Higgs a 125GeV es ahora la máxima prioridad e incrementar el ruido en el canal de difotones no parece muy acertado, pero bueno, los expertos decidirán. He visto los rumores sobre el stop, demasiado bonito para ser cierto pero ya veremos, esperamos tu información como siempre si hay algo más sólido más adelante. Lo que está claro es que este año va a ser emocionante y decisivo para el futuro de la física fundamental.

  2. Por cierto Francis ¿Se sabe cuando se van a hacer públicos los resultados del Tevatron? Estos resultados son importantísimos, si el Tevatron no ve nada en la zona de 125 GeV se va a armar una gorda: indicaría que probablemente el exceso visto en el LHC es solo una fluctuación estadística y que el Higgs del SM no existe.
    Estos datos serían también importantes para ayudar a decidir la futura energía de funcionamiento del LHC en 2012: si se corrobora el Higgs de 125 favorecería (quizás) el funcionamiento a 7TeV y al contrario una refutación favorecería las colisiones a 8 TeV.

    1. Planck “¿Se sabe cuando se van a hacer públicos los resultados del Tevatron?”

      Yo no lo sé. Hay rumores que apuntan a los “Rencontres de Moriond. Electroweak” 3-10 March 2012 (así ocurrió el año pasaado), pero el programa oficial no está disponible ahora mismo y no te lo puedo asegurar.

      “Estos resultados son importantísimos.” Por supuesto y quizás por ello, si hay cualquier duda sobre el resultado obtenido, quizás se retrase su publicación. Por ello no te puedo asegurar que en Moriond sea publicado el resultado del Tevatrón, ni tampoco que sea publicado el resultado combinado oficial ATLAS+CMS, que también se espera entonces.

    1. En mi opinión, amarashiki, los datos del Tevatrón mostrarán algo interesante alrededor de 125 GeV, tanto si desmienten como si confirman el exceso observado en el LHC.

Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 3 febrero, 2012
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science
Etiqueta(s): ,