Esta figura de Michael E. Peskin compara la capacidad del LHC (Gran Colisionador de Hadrones) y del ILC (Colisionador Lineal Internacional) para medir los acoplamientos del bosón de Higgs con 125 GeV a las demás partículas del modelo estándar.
El color morado (“LHC”) corresponde al LHC con colisiones protón-protón
a 14 TeV y unos 300 /fb de datos (que se esperan para 2023); el color azul (“HLC”) corresponde al ILC con colisiones electrón-positrón a 0,25 TeV
y 250 /fb de datos; el color rojo (“ILC”) corresponde al ILC con colisiones
a 0,5 TeV y 500 /fb de datos; y el color marrón (“ILCTeV”) al ILC con colisiones a 1 TeV y 1000 /fb de datos. La banda punteada corresponde
a un error del 5%.
Claramente se ve que el LHC es incapaz de lograr un error menor del 5%
en muchos canales, con lo que no se podrá estar seguro nunca de si el bosón de Higgs observado corresponde al bosón de Higgs predicho en todos estos canales con una confianza estadística del 95% CL.
Para estar seguro será necesario el ILC que obtendrá un error menor del
3% en casi todos los canales.
Aún así, la cuestión de cuándo se proclamará con seguridad que el bosón
de Higgs observado es el predicho es una cuestión de consenso y depen
derá de la opinión de la comunidad, reflejada en la de la dirección del CERN, pero obviamente será antes de 2023 (cuando inicie sus colisiones el ILC).
Nos lo cuenta Michael E. Peskin, “Comparison of LHC and ILC Capabilities for Higgs Boson Coupling Measurements,” arXiv:1207.2516, Submitted on 11 Jul 2012. La nomenclatura utilizada (W, Z, b, g, …, inv) se aclara en la siguiente tabla, que presenta los números utilizados en la gráfica para el LHC.
Por cierto, el canal más impreciso es el asociado al quark top, ee→tth.
Uno de los acoplamientos más interesantes para el Higgs pero que será muy difícil de estudiar con precisión porque la masa del Higgs es mucho más pequeña que la del doble de un top.
La siguiente tabla muestra los números detallados para las tres versiones
del ILC presentados en la figura que abre esta entrada.
Los interesados en saber cómo se pueden verificar utilizando estos canales de búsqueda todas y cada una de las propiedades del bosón de Higgs pueden consultar S. Bolognesi et al., “Determination of properties of a Higgs-like resonance at LHC: separation of spin hypotheses,” ICHEP 2012, 4-11 July.
Más información en Yanyan Gao et al., “Spin determination of single-produced resonances at hadron colliders,” Phys. Rev. D 81: 075022, 2010 [arXiv:1001.3396]. Resumiendo mucho, la clave es la distribución angular
de los productos de desintegración que se estudia en CMS y ATLAS mediante un análisis MELA (Matrix Element Likelihood Approach).
