CMS y ATLAS redescubren el bosón de Higgs en el LHC Run 2

Dibujo20160804 higgs boson to zz four leptons cms lhc cern ichep 2016

El detector CMS del LHC en el CERN ha redescubierto el bosón de Higgs tras analizar 12,9 /fb colisiones a 13 TeV c.m. obtenidas en el LHC Run 2 durante el año 2016. Se observa el Higgs en el canal más sensible, la desintegración vía ZZ en cuatro leptones, con una masa de 124,3 GeV a 6,4 sigmas (recuerda que en el LHC Run 1 se observó con una masa de 125,1 GeV a 6,2 sigmas). En concreto, en este canal se han observado 33 candidatos firmes a bosón de Higgs (como muestra esta figura en la parte rosada). También se ha observado en el canal difotónico, la desintegración vía tres quarks top en dos fotones, con una masa de 125,1 GeV a 5,6 sigmas (para una masa de 126,0 GeV se alcanzan 6,1 sigmas). ¡Espectacular CMS!

Te recuerdo que en LHC Run 2 durante el año 2015 observó el Higgs, pero con una significación insuficiente para proclamar un redescubrimiento. Los nuevos datos de 2016 recabados hasta principios de julio de 2016, como era de esperar, nos muestran el esperado redescubrimiento. A finales de año se acumularán unos 50 /fb de colisiones, con lo que la sensibilidad de todos estos análisis mejorará muchísimo.

Nos lo han contado Vittorio Raoul Tavolaro (on behalf of the CMS collaboration), “Measurements of Higgs boson production and properties in the di-photon decay channel using the CMS detector,” ICHEP 2016, Chicago, 04 Aug 2016 [contrib], y Simon Regnard (on behalf of the CMS collaboration), “Measurements of Higgs boson production and properties in the ZZ decay channel using the CMS detector,” ICHEP 2016, Chicago, 04 Aug 2016 [contrib].

Al final de esta entrada tienes información sobre ATLAS en estos dos canales. Por cierto, en otros canales lo que se ha presentado en le ICHEP 2016 corresponde a datos del LHC Run 1 (lo poco que hay del LHC Run 2 se basa en datos en 2015 y es poco significativo). En los próximos se publicará más información al respecto y os trataré de mantener informados.

Dibujo20160804 higgs zz 2e2mu cms lhc cern ichep 2016

Esta figura muestra un suceso candidato a Higgs en el canal H→ZZ*→2e2μ, la desintegración de un Higgs en dos bosones Z (uno de ellos virtual) que a su vez uno se desintegra en un par muón-antimuón (líneas rojas) y el otro en un par electrón-positrón (líneas verdes). Un suceso registrado el pasado 08 de julio de 2016.

Dibujo20160804 higgs boson diphoton channel cms lhc cern ichep 2016

Esta figura ilustra uno de los análisis realizados en el canal difotónico. La señal para una masa del Higgs de 126 GeV se ve perfectamente (ya que supera los 6 sigmas).

Dibujo20160804 best fit signal higgs boson diphoton channel cms lhc cern ichep 2016

La sección eficaz de producción se ajusta muy bien a las predicciones del modelo estándar. En concreto, el cociente μ = σ/σSM = 0,95 ± 0,21 (compatible con μ = 1). Un resultado espectacular sin lugar a dudas.

Dibujo20160804 signal strength per category higgs boson diphoton channel cms lhc cern ichep 2016

Sin entrar en detalles, los análisis permiten separar la contribución bosónica, μVBF,VH = 1,79 ± 0,73, de la fermiónica, μggH,ttH = 0,80 ± 0,18.

Dibujo20160804 cms standard model rediscovery ichep 2016

Esta figura muestra el redescubrimiento del modelo estándar en 2016 (todas las partículas que se pueden observar en el canal dimuónico con masa inferior al Higgs). Corresponde a 0,9 /fb de datos de colisiones a 13 TeV c.m. Te la muestro para recordarte que conforme se recaban nuevas colisiones siempre se redescubre todo lo ya descubierto y luego se usa como base (background) para buscar nuevas partículas más allá de las predicciones del modelo estándar. En física de partículas siempre se camino con paso firme.

Dibujo20160804 higgs zz 4l atlas lhc cern ichep 2016

Por supuesto, también el detector ATLAS del LHC en el CERN ha redescubierto el bosón de Higgs. En el ICHEP 2016 se ha presentado el análisis de 14,8 /fb de colisiones a 13 TeV c.m. obtenidas en el LHC Run 2 (en concreto 11,6 /fb en 2016 y 3,2 /fb en 2015). Ha observado 44 candidatos a bosón de Higgs en el canal más sensible, la desintegración vía ZZ en cuatro leptones. También se ha observado en el canal difotónico, la desintegración vía tres quarks top en dos fotones. Por desgracia las presentaciones en el ICHEP 2016 dejan sin aclarar ciertos detalles de estos análisis que en el caso de CMS sí han sido aclarados (habrá que esperar al correspondiente artículo). Por ello en la primera versión de esta entrada sólo he hablado de CMS.

Dibujo20160804 higgs diphoton atlas lhc cern ichep 2016

Nos lo cuentan Ludovica Aperio Bella (on behalf of ATLAS collaboration), “Measurement of cross sections and couplings of the SM Higgs boson in the ZZ decay channel using the ATLAS detector,” ICHEP 2016, 04 Aug 2016 [contrib], y Andrew Pilkington (on behalf of ATLAS collaboration), “Measurement of cross sections and couplings of the SM Higgs boson in the diphoton decay channel using the ATLAS detector,” ICHEP 2016, 04 Aug 2016 [contrib]. También recomiendo Bertrand Laforge, “Determination of the Higgs boson properties with the ATLAS detector,” ICHEP 2016, 04 Aug 2016 [contrib].

2 comentarios

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Liscano Natanael Liscano Natanael

Ok, con esto podría decirse que el bosón de Higgs es ya una realidad física cuantificable.

La pregunta que tengo ahorita es: ¿Cómo se le podría explicar a una persona “no físico” el hecho de que esta partícula nos da una pista de que podría ser la masa?

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