Han pasado dos años desde el descubrimiento del bosón de Higgs (el 4 de julio de 2012), y la partícula joven sigue causando emoción. Originalmente era el exceso de Higgs se desintegra al fotón pares como se ve por el experimento ATLAS - pero esa anomalía se ha desvanecido con más datos y análisis más cuidadosos. Luego, fue el turno de los picos gemelos:. ATLAS volvió a ver una medición de la masa incoherente con pares de fotones y pares de bosones Z Ambos esas "anomalías" se encontraban en el nivel de 2-sigma o menos-lo que significa que los datos tenían una probabilidad en el rango de 1-5% de ser observado como que si el modelo estándar era correcta. Y ahora, que es a su vez la CMS: hay un exceso de 2,5 sigma de leptones sabor violar desintegraciones de bosones de Higgs para obtener absorto con, como se encuentra por un nuevo análisis de la CMS .
Siento que necesito disculparme por disparar hasta dos "emocionantes" posts en el asunto de los tres días aquí, pero el hecho es que los físicos de partículas tienden a acumularse sus resultados en dos ocasiones distintas separados seis meses: conferencias de verano y conferencias de invierno. Esto les permite vacaciones pagadas a las estaciones de esquí de lujo u otros lugares atractivos de viaje (para aquellos que les gusta tener una vida), o se mezclan con cientos de colegas en grandes conferencias y se sientan en decenas de conversaciones (para aquellos que son serios acerca de su trabajo).
Así, ocurre que las grandes colaboraciones presentar muchos resultados interesantes (y muchos menos interesantes unos) de una sola vez, en el que puedan tener el menor impacto posible sobre el circo mediático. Nunca llegué a entender por qué se supone que es una buena cosa, pero eso es lo que sucede y lo que vamos a montarlo. Lepton-Sabor-¿Qué? El resultado de hoy proviene de la búsqueda de una posibilidad exótica: ¿puede el bosón decaimiento del Higgs a un leptón tau y un leptón más ligero? Por supuesto que no. No en el Modelo Estándar, como mínimo: implicaría que el bosón de Higgs posee el poder alquímico de la transmutación de la materia, incluso más que puede el bosón W. Hmm estoy siendo críptico, así que permítanme explicar. Mientras que las partículas de materia se deterioran-la mayor parte de las veces en blitzing velocidad en los más ligeros, que se han observado para preservar algunas características: la madre pasa a la hija de una propiedad que no se pierde. Así, por ejemplo, cuando un muón se desintegra al electrón, electrón-antineutrino y neutrinos muón, el "muon-ness" se pasa del muón neutrino del muón. O cuando un neutrón decae en un protón, un electrón, y un antineutrino de electrones, el "número de bariónica" del neutrón se transfiere al protón. Matter cambios, pero no puede ser destruido. . E incluso cuando cambia, lo hace siguiendo esa regla de herencia de los "buenos números cuánticos" La partícula que transmuta la materia es el bosón W: acoplando a un W muón-ness se transfiere al neutrino muón.Y mediante el acoplamiento a una W, la baja de quarks en el neutrón se convierte en un quark up, sin soltar su 1/3o de número bariónica a pesar de cambiar la naturaleza. De hecho, nunca hemos observado violaciónes bariónica-numéricos o violaciónes leptónica de números hasta el momento: la conservación de estas propiedades de su transmisión a las hijas de los decaimientos-nunca ha sido falsificada. Tome el bosón de Higgs ahora. ¿Qué tiene que ver con todo lo anterior? El bosón de no realizar cualquier truco decadencia como el W: no puede, por el "acoplamiento" de una partícula, cambiar la naturaleza de este último. Si se conecta a un quark top, éstos siguen siendo un quark top; si se emite desde un muón, muón sigue siendo así. Todo esto está cableado de manera intrínseca en las ecuaciones que rigen el Modelo Estándar que pensar de otra manera es un anatema. Inventar el bosón de Higgs para resolver el rompecabezas de la simetría electrodébil ruptura fue un alucinante hazaña-Yo lo clasificaría como uno de los 10 mayores logros de la mente humana; pero inventar para resolver un rompecabezas y luego enterarse de que las cosas funcionan de esa manera por ser mucho más complejo sería un poco molesto. Así que tenga la seguridad de que el Higgs no lo hace, de hecho, la decadencia de un leptón tau y muón, ya que esto realmente no tiene sentido. O tal vez lo haría? De hecho, nuestros amigos teórico gusta especular, y algunos de ellos nos explican que sería realmente tiene sentido. Hay modelos que incluyen leptones-sabor-viola Higgs se desintegra sin romper ninguna de las sutilezas de toda la construcción; modelos con más bosones de Higgs, o modelos con los bosones de Higgs compuesto ... creo que no necesito para entrar en los detalles. Así que echemos un vistazo a los datos en su lugar.
Análisis Nuevo CMS En primer lugar, uno debe recordar que un límite en leptones-sabor-viola Higgs se desintegra se fijó en <13 atlas="" de="" en="" h-="" su=""> Búsqueda tau tau. CMS considera la reconstrucción directa de Higgs se desintegra en un leptón tau y muón, encontrando Taus sea tan estrechos chorros de hadrones ligeros (algo que Taus hacen con bastante frecuencia) o como un solo electrón. ¿Por qué no en tau -> μ decae?Porque eso sería dar un estado final dimuon, que es mucho más de fondo-montado. Resulta que el fondo de dos tau es uno de los principales obstáculos en esta búsqueda: pares de leptones tau-pueden ser producidos por un bosón Z, y uno de ellos puede decadencia de un muón, mientras que el otro puede dar lugar a la firma de marcado requerida por el análisis (un chorro estrecho o un electrón aislado). Sin embargo, el muón de un sabor que viola los leptones-caries es mucho más enérgico que el muón emitida por desintegración tau, como la caries tau debe compartir la energía tau (digamos, la mitad de la masa del Z, si se trata de un bosón Z, o la mitad de la masa del Higgs, si se trata de un H) en tres objetos decadentes - el muón, el antineutrinos muón y el neutrino tau. Para recuerde: la tau no viola sabor leptón en su decadencia, por lo que "tauness" se transfiere al neutrino tau. Es lo mismo que hemos comentado anteriormente, con la desintegración del muón. estudios de todos los orígenes de la CMS con la atención y produce una predicción detallada para cada uno. Un truco típico es la búsqueda de los leptones tau y muones que tienen la misma carga eléctrica: que no puede ser el resultado de un bosón de Higgs caries sería pedir demasiado violación en una sola caries - por lo que mediante la comparación de los datos y! simulaciones en dicha muestra control desprovisto de la señal es posible verificar que los fondos como los muones falsos (que no saben nada acerca de la carga de la tau, por ejemplo) están bajo control. Por supuesto, la variable que se observó es la masa invariante de el tau y muón-doh ... Es, obviamente, un pico de 125 GeV en caso de un deterioro de Higgs, mientras que todos los orígenes, ya sea máximo en otros lugares (si el tau más muon provienen de una desintegración del bosón Z, en el que el muón viene de un tau caries) o no alcanzar su punto máximo en absoluto (como, por ejemplo, mal identificado leptones).
Al final del espectro de masas es el que se muestra a continuación. O mejor dicho, los espectros de masas: la selección de Higgs produce varios posibles categorías de señal enriquecido, incluyendo los candidatos de Higgs producido junto con dos chorros hacia adelante hadrónicas (el llamado proceso de producción "vector-Higgs-fusión" produce dos de tales chorros de marcado). Al dividir los datos en 0, 1, 2 y categorías de chorro y considerando por separado el "chorro angosto" y los "electrones" firmas de tau, se producen seis histogramas separados. Nota como los diversos fondos contribuyen de forma diferente en los seis subconjuntos de datos. (En todos los seis gráficos anteriores, el panel superior muestra el histograma de masas, y el panel inferior muestra los residuos entre los datos y la suma de los fondos, dividido por el fondo). Si se comparan los datos (puntos negros) a la suma de fondos (histogramas de color) se observa que hay un exceso leve de alrededor de 125 GeV en ambas categorías 0-Jet (los dos paneles superiores), así como algún exceso menos significativo en la 1 de chorro de mu-tau_e y 2 de chorro categorías mu-tau_had (centro a la izquierda, abajo a la derecha, respectivamente).Tenga en cuenta que en los gráficos de la posible leptón-sabor-violación señal de Higgs se ha superpuesto como un histograma azul vacío en la parte inferior; la fracción de ramificación hipótesis para el histograma es un mero 0,9% -. 15 veces menor que el límite de ATLAS Utilizando los datos y el procedimiento de probabilidad combinada montaje complejo que ha descubierto el bosón de Higgs, hace dos años, CMS produce una estimación de la fracción de ramificación en cada una de las categorías y luego como una combinación de todos.
Se muestra en el gráfico de la derecha. Como puede ver, mientras que las barras de error son demasiado grandes como para especular demasiado, se puede ver que hay una imagen consistente de no cero ramificación fracción. Por supuesto, el modelo estándar (que predice la fracción de ramificación sea exactamente cero) es de ninguna manera excluir - el efecto es en el nivel de 2,5 sigma, lo que significa que hay una probabilidad de 0,7% de la observación de los datos al menos tan discrepante en . esta búsqueda La importancia de la medición, en mi humilde opinión, no es tanto en el ligero exceso de las predicciones, como en el límite mucho más estricta que la CMS podría establecer en leptones-sabor-viola los decaimientos del Higgs: desde el 13% límite de ATLAS, hemos bajado en un orden de magnitud: CMS excluye LFV decae con una fracción de ramificación superior a 1,57%, en el nivel de confianza del 95%. Y, por supuesto, en este punto, será muy interesante ver lo que puede hacer ATLAS mediante el uso de la misma tecnología: si ellos, también, se produjo un exceso de 3-sigmaish, realmente habría espacio para emocionarse de nuevo!
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