lunes, 25 de julio de 2011

Créditos: CMS.

Fue a inicios de la primavera cuando la comunidad de físicos se mantenían emocionados por los resultados que aportarían DZero y CDF en el Fermilab y ATLAS junto a CMS en el LHC, que en el proceso de datos podían actualizar a la comunidad en la búsqueda supersimetría y el bosón de Higgs, una partícula que ayudaría a comprender la masa. Con sucesos recientes tales como la Europhysics Conference on High Energy Physics (Conferencia Europea en Física de Alta Energía) que está sucediendo en Grenoble, Francia y los resultados aportados por Fermilab parece ser que no decepcionarán. Los primeros resultados del LHC han ampliado enormemente el rango de masas en el que el bosón de Higgs no se encuentra y deja abierta la posibilidad de que eventualmente podría encontrarse en el área de 140GeV.

Los resultados han sido presentados por personal de los detectores ATLAS y CMS. Cada uno de estos ha buscado pruebas de la Higgs en diferentes "canales", en el cual canal representa un proceso diferente para la producción de un bosón de Higgs, que luego se desintegra produciendo partículas distintas y fotones. Cada uno de estos canales es sensible a un rango diferente de energías, tanto por el proceso que desencadena el evento, además debido a los antecedentes de eventos similares a futuro también depende de la energía empleada. Como resultado, se obtiene un complejo conjunto de gráficos, cada uno generado en un canal diferente.


Cada una de las curvas de puntos muestra el número esperado de eventos basados ​​en el fondo de eventos producidos por algo más que un deterioro de Higgs. Las curvas sólidas son las tasas de eventos registrados por (en este caso) el detector ATLAS. La fusión de todos estos canales individuales en forma conjunta produce una única curva que se extiende por todo el rango de energía, como se muestra a continuación.

En su mayor parte, los datos observados (de nuevo, una línea continua) son muy similares a los pronosticados por el Modelo Estándar que no incluye el bosón de Higgs (dentro de las bandas verde y amarillo). Esto indica que el detector no está viendo nada inusual en estas regiones. En algunas áreas, como el que rodea a los 375GeV, se están observando pocos eventos de Higgs, los datos observados son significativamente inferior a los esperados. Esto les ha permitido excluir la posibilidad de que el bosón de Higgs se esconde entre 294 y 450 GeV. En otras áreas, como la que se centra en 175GeV, las observaciones fueron cerca de lo que se esperaba, pero hemos visto lo suficiente de estas colisiones a conocer el bosón de Higgs no puede estar allí o los detectores han visto muchos más eventos en el área.

El resultado neto es que se puede excluir a un Higgs con una masa entre 155 y 190 GeV y desde 295 hasta 450 GeV. El detector CMS informa resultados similares: el equipo está diciendo el bosón de Higgs se excluye 149 a 206 GeV y 300 a 440 GeV, así como varios intervalos más estrechos. (El equipo de CMS no ha publicado sus diapositivas, así que no hay imágenes de ellos.)

Partes de ese rango ya había sido excluidos por el trabajo en el Tevatron, por lo que estamos recibiendo una muy buena idea de donde el bosón de Higgs no se encuentra. Aún mejor, el LHC, en parte gracias a sus colisiones empleando una mayor energía, ha obtenido un inverso femtobarn con resultados similares a los publicados por Tevatron. Produciendo más de un femtobarn inverso este año y con la intensidad de las colisiones dejando de incrementarse, significa que los equipos que trabajan en los detectores tendrá más datos para trabajar antes de que concluya el año y deben ser capaces de ampliar significativamente las regiones de exclusión .

Excluyendo toda el área que no aporta, nuestras extensiones al modelo estándar que se hicieron para dar masa a las partículas a través de un campo de Higgs tendría que aparecer. Pero es seguro decir que muchos de los físicos esperan que el bosón de Higgs aparezca y los datos presentados hasta ahora ofrecen una esperanza. Hay un pequeño exceso de eventos en el rango de 130 a 150 GeV en ambos detectores. "Debe tenerse en cuenta que un exceso moderado de los acontecimientos que se observa para las masas del bosón de Higgs debajo de 145 GeV," el equipo de CMS ha declarado, señalando que debe tener una mejor idea de si este exceso es real dentro de los próximos meses.

ATLAS ve algo similar en el área. La señal en ambas direcciones son apenas fuera de la medida de dos sigma de importancia que se muestra en amarillo en el gráfico anterior, por lo que son difíciles de discernir en estos gráficos. Pero están ahí y se puede esperar que el análisis de los canales que cubren esta región será una prioridad durante los próximos meses.

¿Qué va a conseguir los datos adicionales? Un número de cosas. Lo más sencillo será que aumentará la línea punteada horizontal que indica que el bosón de Higgs se ha excluido. Como la barra sube, cada vez más en la curva de puntos (lo que representa las señales de fondo) va a caer por debajo de ella. Con el tiempo, sólo los datos que difieran significativamente de los valores esperados se encontrarán por encima de la línea de la exclusión.

La otra cosa es que, con más colisiones, las desviaciones estadísticas se espera se reduzcan, disminuyendo la zona en verde y amarillo. Los datos, tendrán que contener más eventos de lo previstos, en cuyo caso la desviación entre las predicciones y las observaciones se hacen más grandes o las curvas de puntos se volverán más estrictas en la alineación. Todo esto debe permitir a cualquier señal que existe sera más fácil de detectar de lo que es ahora.

¿Cuánto tiempo tenemos que esperar? Varias cosas que he visto indican que vamos a tener datos suficientes para tener una idea más clara antes de que concluya el año. La cobertura de noticias Nature News, por ejemplo, cita a un portavoz de CMS, expresando "en cuestión de meses sabremos la respuesta".

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