Se confirma el rumor, CMS y ATLAS han observado un pequeño exceso en las desintegraciones con dos fotones. Jim Olsen, de la Colaboración CMS, ha presentado un exceso local a 2,6 σ a unos 760 GeV tras analizar 2,6 /fb de colisiones a 13 TeV c.m. y Marumi Kado, de la Colaboración ATLAS, otro exceso local a 3,6 σ a unos 750 GeV tras analizar 3,2 /fb de colisiones. Una combinación CMS+ATLAS grosera indica un exceso local a unos 750 GeV de unas 4,4 σ. Sugerente, pero hay que ser cautos.
A nivel global (mirando todo el intervalo analizado entre 200 y 1800 GeV) hay un exceso a 1,2 σ en CMS y 2,3 σ en ATLAS, es decir, un exceso a 2,6 σ. Habrá que esperar a las primeras colisiones del próximo año, los análisis que se publiquen en el verano de 2016, para ver cómo evoluciona; si el exceso se reduce habrá sido una falsa alarma; si el exceso crece habrá que tomárselo en serio. El LHC Run 1 no ha observado nada y tendría que haber observado algún indicio. Por tanto, lo más plausible es una fluctuación estadística. Como siempre digo en estos casos, espero equivocarme.
Las transparencias de la charlas las puedes disfrutar en “ATLAS and CMS physics results from Run 2,” Indico, CERN, 15 Dec 2015. Los nuevos resultados de ATLAS los puedes disfrutar en “ATLAS 13 TeV Results for 2015/16 Winter Conferences,” Twiki.CERN. Y los de CMS en “CMS Physics Results in Proton-Proton Collisions at 13 TeV,” CMS-Results.CERN. Tendré que echarles una mirada detenida esta semana tranquilamente.
Más información divulgativa en Adam Falkowski, “A new boson at 750 GeV?,”Résonaances, 15 Dec 2015; Matt Strassler, “CMS and ATLAS present their results,” Of Particular Significance, 15 Dec 2015; Luboš Motl, “A new 750GeV boson is very likely there,” The Reference Frame, 15 Dec 2015; Peter Woit, “LHC Run 2 First Results,” Not Even Wrong, 15 Dec 2015.
Me dirás, ya está Francis otra vez con sus monsergas. Seguro que prefieres leer a Ángela Bernardo, “El CERN halla indicios de una partícula seis veces más masiva que el bosón de Higgs,” Hypertextual, 15 Dic 2015, quien afirma sin rubor que se trata del “primer gran resultado de los experimentos CMS y ATLAS tras el descubrimiento del bosón de Higgs. [La] partícula descubierta es seis veces más masiva que el bosón de Higgs. [Aunque] los científicos aún no han podido determinar qué partícula sería ni si podría tratarse de una fluctuación estadística, [se] ha sugerido que dicha partícula podría ser la primera prueba de la existencia de universos paralelos.” ¡Increíble! Si lo prefieres, deja de leer mi blog y disfruta con los optimistas de Hypertextual.
Lo he dicho varias veces en este blog. La regla del ojo del buen cubero, que cinco sigmas en ambos detectores son un descubrimiento, tres sigmas un indicio firme y dos sigmas una fluctuación estadística, no debe ser aplicada a las colisiones a 13 TeV c.m. en el LHC. El gran apilado (pile-up) de colisiones sin interés produce un fondo de ruido terrible y las falsas alarmas (fluctuaciones que coinciden en ambos detectores) van a ser la norma durante la próxima década. Habrá que cambiar a una nueva regla. Por lo pronto, seis sigmas en ambos detectores es un descubrimiento, cuatro sigmas es un indicio firme y menos de tres sigmas es una simple fluctuación estadística. Con esta nueva regla, la señal hecha pública hoy es una simple fluctuación estadística.
Por supuesto, puedes pensar lo que quieras. Sólo el tiempo dirá si mis retahílas están justificadas o no. Me temo lo peor. Que lo estén. Porque, como bien sabes si eres asiduo lector a este blog, me encanta estar equivocado. Me apasionan los nuevos descubrimientos. Y mi cautela siempre es con la boca pequeña. Aparento tener los pies sobre tierra firme, cuando me imagino volando como los pájaros hacia más allá del modelo estándar.
Quizás te preguntes, ¿qué ha pasado con el famoso exceso de dibosones observado en el LHC Run 1 a unos 2 TeV? Ni CMS ni ATLAS lo han observado (ni en WW, ni ZW, ni ZZ). El exceso a más de 2 sigmas en ambos detectores ha desaparecido. ¿Ha desaparecido definitivamente? Bueno, no tan rápido vaquero, estamos ante los análisis preliminares de las colisiones de este año. Todavía es pronto para matar a la gallina de los huevos de oro de los físicos teóricos.
Pero pinta mal la cosa.
Esta figura muestra el resultado del LHC Run 1 (arriba izquierda) y los resultados del LHC Run 2 para sucesos WW (arriba derecha), WZ (abajo izquierda) y ZZ (abajo derecha). Hay que mirar la región alrededor de 2 TeV y observar como los datos experimentales puntos negros están dentro de la banda de colores brasileña (la banda más externa son 2 sigmas). Claramente los excesos observados en el LHC Run 1 no se observan. Pero podría tratarse de una fluctuación estadística por defecto.
¿Qué se ha pasado con el bosón de Higgs? CMS no ha presentado resultados (porque se ha realizado un análisis ciego, que evita sesgos en los análisis de los datos). Aparecerán en conferencias de principios de 2016.
En cuanto a ATLAS, en el canal difotónico se han observado 113 ± 74 (stat) +43/−25 (syst) sucesos, es decir, un Higgs con 1,5 σ (se esperaban 1,9 σ), y en el canal ZZ en cuatro leptones se han observado 1,0 +2,3/−1.5 sucesos, es decir, un Higgs con 0,7 σ (se esperaban 2,8 σ). Por tanto, el Higgs ha desaparecido de los datos. ATLAS ha observado muchos menos sucesos de tipo bosón de Higgs a 125 GeV de los esperados. ¡¿Cómo?! ¿No observar el Higgs significa que el Higgs ya no existe? No, no te sulfures, se trata de otra fluctuación estadística, pero en lugar de ser por exceso es por defecto.
ATLAS ha observado el Higgs con 1,3 σ cuando en teoría tendría que haberlo hecho con 3,4 σ. Pero estas fluctuaciones de unos sigmas arriba o abajo en los datos son el pan de cada día en física de partícula. Que ATLAS en el canal estrella de cuatro leptones (H→ZZ→llll) solo haya observado 2 sucesos, cuando tendría que haber observado 6 no le preocupa a nadie, nada en absoluto. Si ATLAS ahora no ve el Higgs, no pasa nada.
Pero un exceso a 750 GeV, eso sí, eso sí que es relevante. Perdona la ironía.
No se han observado señales de agujeros negros con masa inferior a entre 8 y 8,7 TeV (en colisiones con sucesos multichorro como éste de CMS), tampoco de la materia oscura (los nuevos límites son similares al LHC Run 1), o de nuevos bosones vectoriales (se descarta un Z’ con masa menor de 3 a 3,4 TeV y un W’ que decaiga en leptones con masa menor de 4 TeV), o incluso de la supersimetría. Respecto a esta última, para los gluinos, CMS extiende el límite actual entre 1,2 y 1,4 TeV hasta entre 1,4 y 1,8 TeV (este límite depende de los detalles y mejorará en los próximos meses con análisis más finos). Como dice con sorna Peter Woit, lo siento, Gordon Kane, no recibirás el Premio Nobel de Física (yo apostillo, aún).
En resumen, en próximas entradas discutiré en más detalle estos resultados.
El primer año del LHC Run 2 confirma el modelo estándar que sigue tan robusto como siempre y le regala una nueva gallina de los huevos de oro a los físicos teóricos; raudos y veloces publicarán decenas de artículos explicando el exceso a 750 GeV en ATLAS y CMS.
Los demás seguiremos disfrutando. ¡La física de partículas es apasionante!
http://francis.naukas.com/
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