El número de bosones de Higgs observados en el LHC Run 2

Por Francisco R. Villatoro, el 9 diciembre, 2019. Categoría(s): Bosón de Higgs • Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 5

Durante el LHC Run 2 entre 2016 y 2018 se han registrado unos once mil billones de colisiones protón contra protón a 13 TeV c.m. en ATLAS y CMS. En concreto, 139 /fb (inversos de femtobarn) en ATLAS y 137 /fb en CMS. La sección eficaz de producción de un Higgs en estas colisiones es de unos 56 pb (picobarns, mil fb), luego se han producido unos 78 millones de Higgs en ATLAS y otros 77 millones en CMS. Por desgracia, solo hemos observado unos miles; el número exacto depende del canal considerado. Muchos análisis aún no han finalizado con lo que solo consideraré aquí los dos canales más relevantes.

La figura muestra los resultados de ATLAS (izquierda) y CMS (derecha) para el canal más preciso, H → Z Z*  → 4 ℓ  (o sea, cuatro leptones cargados que pueden ser 4 electrones, 4 muones, o 2 electrones y 2 muones). En la región entre 115 y 130 GeV, con barras cada 2.5 GeV, ATLAS (izquierda) ha observado 316 sucesos (se esperaban 315 ± 14); entre ellos se esperan 206 ± 13 Higgs (color azul) sobre un fondo de 97 ± 6 sucesos. En la región entre 118 y 130 GeV con barras cada 2 GeV, CMS (derecha) ha observado 356 sucesos (se esperaban 353); se esperan 227 Higgs (color rosado) sobre un fondo de 126 sucesos (color azul y verde). En total se han observado unos 430 Higgs en este canal (sumando ATLAS y CMS).

Esta figura muestra los resultados de ATLAS (izquierda) y CMS (derecha) para el canal más numeroso, H → γγ (o sea, dos fotones). ATLAS estima haber observado 6550 ± 530 Higgs tras analizar 139 /fb de colisiones en el LHC Run 2; en el artículo de CMS se indica que se han observado unos 3779 Higgs sobre un fondo de unos 15559 sucesos, tras analizar 77.4 /fb de colisiones, pero no se detallan las bandas de error.

Lo dicho, se han observado unos miles de bosones de Higgs en el LHC Run 2. Esta entrada está basada en Lydia Iconomidou-Fayard (ATLAS Collaboration), “Higgs boson properties with the ATLAS detector,” ICNFP 2019, 24 Aug 2019 [slides, PDF]; Rainer Mankel (CMS Collaboration), “CMS results on Higgs boson properties,” ICNFP 2019, 24 Aug 2019 [slides, PDF]; Reisaburo Tanaka (ATLAS Collaboration), “ATLAS Results on Higgs Boson Couplings,” ICNFP 2019, 24 Aug 2019 [slides, PDF]; y en Tommaso Dorigo, “The Plot Of The Week – Loads Of Higgs Bosons,” AQDS, 26 Aug 2019.



5 Comentarios

    1. Álvaro, hasta que no se demuestre lo contrario (porque se observe la supersimetría a baja energía) es el bosón de Higgs; en Física de Partículas se estudia la Naturaleza hasta una escala de energía, luego no se puede descartar que por encima de dicha escala de energía existan nuevas partículas (como nuevos bosones escalares de tipo Higgs); pero mientras no se observen dichas partículas (que no están prohibidas por las leyes de la Física, pero que casi seguro que no existen) hay que hablar de el bosón de Higgs.

      1. Exacto, he ido a varias charlas tuyas y te he escuchado en coffeebreak decir a menudo que este podría ser el bosón de HIggs o solo un bosón que comparte ciertas caracteristicas con el Higgs del modelo teórico. Ha pasado un tiempo desde el descubrimiento y ya se tienen más datos. Me preguntaba si habia cambiado algo.

        1. Alvaro, el modelo teórico de Higgs et al. para el campo de Higgs es el más sencillo posible; no sabemos si describe la Naturaleza, pues no hemos podido explorar el potencial del campo para desvelarlo; ni podemos hacerlo en el LHC. Necesitamos un futuro colisionador (una fábrica de Higgs); así que no se esperan progresos en esta línea hasta más allá de 2030. Una cosa es el campo y otra la partícula (que podemos usar para explorar el campo).

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