La última inyección de protones en el LHC, Fill #2692, ha sido la más larga y luminosa de este año, con una duración de 22:44 horas, acumulando 0,246 /fb de datos en CMS y 0,237 /fb en ATLAS, con lo que este año CMS ya tiene en disco 4,27 /fb y ATLAS 4,08 /fb de colisiones protón-protón a 8 TeV c.m.
(LHCb y ALICE han alcanzado 0,419 /fb y 0,00069 /fb, resp.).
¿Qué significan estos números para la búsqueda del Higgs?
Mientras ojeaba las transparencias de las charlas de la conferencia Planck 2012 (From the Planck Scale to the Electroweak Scale),
28 May – 1 June 2012, Varsovia, Polonia;
aún así, habrá que repetirlo aquí, incluyendo figuras.
Como indica esta figura, la sensibilidad esperada en ATLAS para un Higgs con 125 GeV tras acumular 5 /fb de colisiones a 7 TeV es de 3 σ (sigmas de significación estadística), más en detalle 2,9 σ con los 4,6-4,9 /fb de datos acumulados en 2011 por ATLAS; la sensibilidad esperada no coincide con el resultado observado, que para ATLAS en 2011 se redujo a 2,1 σ.
En 2012 las colisiones a 8 TeV implican un incremento del 10% en la significación estadística para la búsqueda del Higgs y un 20% en la luminosidad, por tanto, un descubrimiento del Higgs que 5 σ se espera que necesite acumular 12 /fb de colisiones (por ello, el objetivo del LHC para este año es acumular al menos 15 /fb).
Estos números corresponden a cada experimento (CMS y ATLAS)
por separado. Si se combinan los datos de 2011 a 7 TeV (unos 5 /fb)
con los de 2012 a 8 TeV, para lograr un descubrimiento a 5 σ se espera que serán necesarios entre 7 y 8 /fb.
Esta figura y comentarios están extraídos de la charla de Michael Kobel (Dresden University of Technology on behalf of the ATLAS Collaboration), “Recent Results from the ATLAS Experiment,” PLANCK 2012, 28 may 2012 [slides en pdf], quien a su vez los ha extraído de la de Eilam Gross,
“Lastest ATLAS results on SM Higgs searches / towards the combination,” LHC2TSP CERN, 27 March 2012 [slides en pdf].
Resultados similares se estiman para CMS como muestra esta figura.
El análisis combinado de los 5 /fb de datos a 7 TeV acumulados en 2011,
junto a los 5 /fb de datos a 8 TeV que se espera que estén disponibles dentro de una semana, permitirá descubrir un bosón de Higgs a 125 GeV con una confianza estadística de 4 σ (casi 5 σ si acompañara la suerte y hubiera una fluctuación a favor de 1 σ, y obviamente solo 3 σ si ésta fuera en contra, como ocurrió en 2011). La combinación de los 5 /fb de datos de 2011 a 7 TeV junto con
los 15 /fb de datos a 8 TeV que se espera acumular en 2012 permitirá alcanzar una confianza estadística de 6 σ y con algo de suerte casi de 7 σ.
Esta figura está extraída de la charla de Dmytro Kovalskyi (UCSB), “Highlights of Recent CMS Results,” Planck 2012, 28 may 2012 [slides en pdf].
¿Se combinarán oficialmente los datos de 2011 y de 2012 tanto en ATLAS como en CMS? No lo sabemos, pero todo apunta a que no se hará para las conferencias de este verano.
¿Se combinarán oficialmente los datos de ATLAS y CMS? No en 2012, dado que ambos experimentos pueden descubrir por separado el Higgs este año,
no merece la pena realizar una combinación de sus colisiones
(como era la costumbre en el Tevatrón con CDF y DZero).
Un descubrimiento independiente es la razón por la cual ambas colaboraciones trabajan de forma independiente con los mismos objetivos. Además, realizar una combinación ATLAS+CMS requiere consumir muchos recursos
de computación y la prioridad ahora mismo es analizar nuevas colisiones.
Todo el mundo espera que esta combinación se realice en el año 2013, cuando el LHC deje de tomar colisiones y pase a ser reparados para poder incrementar su energía hasta los 14 TeV c.m.
Obviamente, tendremos una combinación oficiosa gracias al software de Philip Gibbs, que nos permitirá combinar los datos de LEP, Tevatrón, ATLAS y CMS en 2011, y ATLAS y CMS en 2012.
Por tanto, las figuras oficiales de más arriba nos indican fuera de toda duda que la publicación este verano de los datos de la búsqueda del Higgs con 5 /fb de datos a 8 TeV nos permitirá proclamar el descubrimiento oficioso del Higgs a 125 GeV (en su caso).
Este verano promete ser apasionante para la caza del Higgs.
“Experimentalists: Not enough data to conclude the existence or non-existence of the Higgs boson.
Theorists: Come on… it’s 125 GeV.
Other theorists: Is it the SM Higgs?
The key point: Assuming Higgs exists at 125 GeV what’s next?
