jueves, 24 de julio de 2014

Cinco sigmas de algo esperado es un descubrimiento, pero de algo inesperado no lo es

Dibujo20140723 tommaso dorigo - odd sigma table - aqds blog

Esta tabla recopilada por el físico de partículas Tommaso Dorigo , nos muestra casos en los que cinco sigmas para algo esperado (quark top 1995, single quark top 2009, Higgs boson 2012) han supuesto un descubrimiento, mientras que seis sigmas para algo inesperado (CDF superjets 1998, HERA pentaquark 2004, OPERA v>c neutrinos 2011) han acabado en una falsa alarma (o un fiasco).
¿Qué pasará con las casi 6 sigmas de los modos B primordiales de BICEP2? Tommaso sugiere que acabarán en el polvo (interestelar). Recomiendo leer su entrada Tommaso Dorigo, “True And False Discoveries: How To Tell Them Apart,”A Quantum Diaries Survivor, 22 Jul 2014, cuyo objetivo es motivar su charla en elICNFP 2014 titulada ”Extraordinary claims: the 0.000027% solution,” 3rd International Conference on New Frontiers in Physics, Contribution, 30 July 2014.
Dibujo20140723 ATLAS predicted WW production cross section and the measured combining channels - atlas lhc cern
Todo indica que la misma suerte correrán los dos excesos WW observados en el LHC a 8 TeV c.m. Esta figura muestra el exceso observado por ATLAS para la sección eficaz de producción WW, que CMS también observa pero con menos significación. Mucho se ha hablado de este exceso, cuyo origen podría ser la supersimetría, p.ej. Tommaso Dorigo, “New LHC Diboson Excesses Point To Light SUSY!,” AQDS, 4 Jul 2014, y Adrian Cho, “Had there been no Higgs boson, this observation would have been the bomb,” Science News, 22 Jul 2014.
Sin embargo, por mucho símbolo de admiración y mucha palabra rimbombante en el titular, todo apunta a que el origen de esta anomalía es un error sistemático en la estimación teórica de la predicción del modelo estándar, leer p.ej. Tommaso Dorigo, “SUSY-Inspiring LHC WW Excess May Be Due To Theoretical Errors,” AQDS, 18 Jul 2014.
Dibujo20140723 exclusion for Wr boson production cross section times branching fraction - cms lhc cern
Esta otra figura muestra un exceso alrededor de 2,1 TeV observado por CMS a 2,8 sigmas en los límites de exclusión al 95% de confianza. Tambén puede ser interpretada como señal de una nueva partícula, quizás supersimétrica, ver p.ej. Lubos Motl, “CMS: a 2.1TeV right-handed W±R-boson,” The Reference Frame, 22 Jul 2014, que se hace eco de Frank F. Deppisch et al., “A Signal of Right-Handed Charged Gauge Bosons at the LHC?,” arXiv:1407.5384 [hep-ph], 21 Jul 2014.
Obviamente, lo más razonable que se puede pensar ahora mismo es que el origen es un error sistemático en la estimación teórica (lo observado, la línea negra continua, está en todo el intervalo por encima de la predicción teórica, la línea negra a trazos).
En las colisiones a 13 TeV c.m. en el LHC durante 2015 aparecerán gran número de excesos a tres, cuatro e incluso cinco sigmas. Los programas de ordenador que permiten estimar las predicciones teóricas tendrán que ser ajustados y muchos de estos excesos acabarán desapareciendo. Aún así, todos los físicos deseamos que la Naturaleza nos brinde algún exceso que acabe en nueva física más allá del modelo estándar. 
Crucemos los dedos.
francis.naukas