Un impulso para el Higgs en los datos del Tevatron

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Artículo publicado por Eugenie Samuel Reich el 7 de marzo de 2012 en Nature News

Los análisis finales sugieren que el colisionador estadounidense vio signos de la esquiva partícula.

Se ha encontrado una pista del bosón de Higgs, la pieza que falta en el modelo estándar de la física de partículas, en los datos recopilados por el Tevatron, el ya cerrado colisionador de partículas estadounidense en el Fermilab con sede en Batavia, Illinois.

Aunque no son estadísticamente significativas, las indicaciones anunciadas el 7 de marzo en la conferencia Moriond en La Thuile, Italia, son consistentes con los informes de 2011 de una posible partículas de Higgs del modelo estándar con una masa de alrededor de 125 GeVprocedente de los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, cerca de Ginebra en Suiza.

Sala de control de CDF © by solarnu


Los investigadores del Tevatron vieron un exceso de eventos producidos en las colisiones de protones-antiprotones de la máquina que podrían estar provocados por un Higgs con una masa entre 117 y 131 GeV. El exceso tiene una significación estadística de 2,6 sigma, lo que significa que hay aproximadamente un 0,5% de probabilidad de que el resultado se deba a la casualidad.

Éste es un resultado del análisis combinado de datos de los experimentos D0 y CDF en el Tevatron.

Modo Tevatron

“Estamos entusiasmados. Lo más interesante de observar aquí es un objeto que parece el Higgs del modelo estándar”, dice Dmitri Denisov, portavoz de D0. Señala que el Tevatron es muy sensible a las partículas producidas por la desintegración del Higgs en un quark bottom y uno antibottom, mientras que el Gran Colisionador de Hadrones es sensible a otros modos de desintegración, incluyendo la producción de dos fotones, haciendo que los resultados de las dos máquinas sean complementarias.

Robert Roser, portavoz de CDF, está de acuerdo. “Ésto es algo único en el Tevatron.

El bosón de Higgs es una manifestación física del campo de Higgs predicha y propuesta en 1964 para explicar por qué algunas partículas tienen masa mientras que otras, como el fotón, no tienen. El tipo más simple de partícula de Higgs es compatible con el modelo estándar de la física de partículas. La extensión popular del modelo estándar, conocida como supersimetría, puede incluir varias partículas de Higgs, incluyendo una que puede parecer similar al Higgs del modelo estándar.

Los resultados del Tevatron se basa en 10 femtobarns inversos (un barn es una unidad usada para medir la probabilidad de que las partículas interactúen) de datos recopilados por cada experimento desde 2002 hasta el cierre de la máquina en septiembre de 2011.

Esto es similar a los 5 femtobarns inversos recopilados en cada uno de los experimentos del LHC. Sin embargo, el LHC ha estado funcionando a una mayor energía de 7 TeV en comparación con los 2 TeV del Tevatron y, por tanto, se espera que produzca un número mayor de partículas de Higgs en cada colisión. Los investigadores del LHC esperan recopilar aproximadamente el triple de datos en la energía de 8 TeV en 2012, lo que permitiría a cada uno de sus experimentos por separado alcanzar un nivel de significación estadística de 5 sigma, suficiente para reclamar el descubrimiento, si es que existe el Higgs del modelo estándar.

“Creo que es genial que [el Tevatron] esté logrando sensibilidad hacia el Higgs, pero pienso que la respuesta definitiva llegará desde el LHC el año que viene”, dice Joe Incandela, portavoz del CMS en el LHC, uno de los experimentos que buscan el Higgs.

Las revisiones del CERN

En febrero CMS anunció una posible señal del Higgs en el nivel estadístico de 1,5 sigma (a veces citado como 3,1 una cifra que supondría que el equipo sólo miró en la región donde se vio el mayor exceso cuando, de hecho, buscaron un exceso de eventos que apareciese en cualquier parte de un amplio rango de masas), y su experimento homólogo en el CERN, ATLAS, informó de un 2,2 sigma (a veces citado como 3,5). Ambos experimentos han refinado sus análisis desde entonces, dando como resultado una señal ligeramente más débil de la que se informó hoy en Moriond.

Incandela dice que la revisión a la baja de las cifras destaca la necesidad de precaución sobre las pistas del Higgs que quedan cortas en cuanto a significación estadística. Aunque algunas fuentes no oficiales han estado combinando los resultados de distintos experimentos para afirmar que la significación de la existencia del Higgs está cerca de 5 sigma, los expertos advierten que no se haga esto dado que no tiene en cuenta el solapamiento de datos generado por los distintos experimentos. ATLAS y CMS no intentarán combinar sus resultados de forma oficial hasta finales de este año. El consenso entre los experimentadores es que sólo cuando las señales de cada uno sean estadísticamente significativas debería reclamarse el descubrimiento del Higgs.

Matthew Strassler, físico teórico de la Universidad Rutgers en Piscataway, Nueva Jersey, dice que afirmará que se ha descubierto el Higgs cuando se vean claras señales con distintos modos de desintegración apuntando a una masa consistente. Pero, añade, otros físicos de partículas es probable que tengan criterios distintos.  “No habrá un día en el que toda la comunidad se convenza a la vez”.

Para el ya cerrado Tevatron, una demostración de sensibilidad al Higgs puede verse como una especie de victoria moral, dice el teórico Gordon Kane de la Universidad de Michigan en Ann Arbor. En 2011, los investigadores del Fermilab solicitaron una extensión para el periodo de funcionamiento de la máquina, en base a que podría ser posible obtener pruebas del Higgs si tenían más tiempo, pero su propuesta fue rechazada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. “Ésto demuestra que podrían haber encontrado por sí mismos el Higgs, si hubiesen tenido suficientes fondos”, dice Kane.


Nature doi:10.1038/nature.2012.10167.

Autor: Eugenie Samuel Reich
Fecha Original: 7 de marzo de 2012
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