Los “Rencontres de Moriond” (Crónicas del LHC II)

07/03/2013 0 comentarios
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Uno de los momentos más esperados del año en la Física de Altas Energías es la conferencia "Rencontres de Moriond" que, a pesar de su nombre, se viene celebrando desde hace un tiempo en un nuevo emplazamiento fuera de Moriond: el pequeño pueblo de La Thuile, en el Valle de Aosta, inmerso en los idílicos paisajes de los Alpes italianos.

 

La Thuile

 

Allí se dan cita por estas fechas cada año varios cientos de físicos de altas energías (teóricos y experimentales) provenientes de todo el mundo para presentar y discutir durante dos semanas los avances fenomenológicos más recientes e importantes del campo. En particular, es allí donde los físicos experimentales desvelan los resultados de sus análisis realizados durante los primeros meses del año.

La edición de este año dio comienzo el pasado Domingo 3 de Marzo, pero ayer fue quizás el día más esperado de la conferencia. Tanto ATLAS como CMS, las dos grandes colaboraciones experimentales del LHC, desvelaron nuevos resultados sobre el recién descubierto bosón de Higgs, basados en una mayor cantidad de datos que previos análisis. Existía cierta expectación en la comunidad científica por esta nueva remesa de datos, pues los análisis presentados a lo largo del año pasado indicaban que podía existir cierta discrepancia en la frecuencia con la que el bosón de Higgs se desintegra en dos fotones respecto a lo que el Modelo Estándar de la Física de Partículas predice.

Los resultados presentados por ATLAS el pasado mes de Diciembre, basados en 18 fb-1 de luminosidad integrada, mostraban que el número de procesos de desintegración de este tipo que habían observado con su detector era en torno al doble (1.8 ± 0.4) del número esperado según el Modelo Estándar. Si bien la desintegración del Higgs en dos fotones es un fenómeno muy poco frecuente y la cantidad de datos recogidos hasta la fecha no es todavía suficiente para determinar de forma firme si se trata simplemente de una fluctuación estadística (recordemos el carácter probabilístico de la física cuántica) o si realmente existe en la Naturaleza una discrepancia respecto al Modelo Estándar (la desviación observada hasta ahora era de unas 2 – 3 sigmas, muy por debajo de las 5 sigmas), la sola posibilidad de que en los próximos meses se pudiera confirmar esto último ha dado pie en la comunidad científica a toda una avalancha de artículos proponiendo modelos que extienden el Modelo Estándar para explicar tal discrepancia.

En el Modelo Estándar, la desintegración del Higgs en dos fotones es sólo posible gracias a las correcciones radiativas inducidas por las otras partículas elementales que constituyen el Modelo Estándar: los quarks y los bosones gauge que introducíamos en nuestro último post (ver "Física de sabores" en este mismo blog). Concretamente, las principales partículas del Modelo Estándar que contribuyen al proceso de desintegración del Higgs en dos fotones son el quark top y el bosón W. Los modelos propuestos en los últimos meses para explicar la potencial discrepancia observada por ATLAS y CMS respecto al Modelo Estándar a menudo involucran nuevas partículas elementales más allá de las ya contenidas en el Modelo Estándar, que contribuirían positivamente al anterior canal de desintegración del Higgs. Estas partículas han de ser suficientemente ligeras (con masas de pocos cientos de GeVs) para poder explicar una discrepancia tan grande como los resultados presentados el pasado año por ATLAS y CMS parecerían indicar. Por tanto, de confirmarse la discrepancia, las nuevas partículas ligeras predichas por muchos de estos modelos deberían poderse observar directamente en el LHC en los próximos años.

Los nuevos resultados presentados hoy por ATLAS en la conferencia "Rencontres de Moriond", basados en 25 fb-1 de luminosidad integrada, siguen dejando en el aire la cuestión, aunque quizás empiezan a apuntar hacia la hipótesis un tanto menos excitante de que en realidad no existe tal discrepancia y de que podría tratarse simplemente de una fluctuación estadística debida a los pocos sucesos de este tipo que se tienen hasta la fecha. En efecto, las nuevas medidas indican que el número de eventos observados en los que el Higgs se desintegra en dos fotones es de 1.65 ± 0.3 veces el valor predicho por el Modelo Estándar y por tanto, aunque se acerca a la predicción del Modelo Estándar respecto a los datos de año pasado, todavía existe una discrepancia de 2.3 sigmas (es decir, la probabilidad estadística de que se trate de una fluctuación estadística está en torno al 2 %).

CMS por contra ha preferido no presentar aún nuevos datos sobre este canal de desintegración del Higgs, aunque en principio sí que lo hará la semana que viene. Recordemos que los dos experimentos ATLAS y CMS funcionan enteramente por separado y por tanto los datos sobre un mismo canal de desintegración pueden tardar más en publicarse para un experimento que para otro. Quizás el resultado más destacable de los presentados ayer por CMS sea las primeras evidencias experimentales (cerca de 3 sigmas) de otro de los canales de desintegración del Higgs, en el que éste se desintegra en un tau y un anti-tau. Estaremos atentos a los resultados que CMS presente la semana que viene, y os mantendremos informados.

Sea como sea, todo parece indicar que habrá que esperar a futuros análisis basados en más cantidad de información para poder llegar a una conclusión firme sobre este asunto. En la actualidad el LHC se encuentra parado desde el pasado mes de Febrero, y durante los próximos dos años, para realizar mejoras técnicas (cuando se vuelva a encender a principios del 2015 colisionará protones a una energía de 13 TeV, frente a los 8 TeV a los que estaba funcionando hasta ahora). Pese a ello, los físicos experimentales tienen todavía pendiente por analizar una gran parte de los datos que han ido acumulando con el LHC a lo largo del 2012, de modo que en los próximos meses irán apareciendo nuevos análisis basados en más cantidad de datos y que podrán arrojar más "luz" sobre la desintegración del Higgs en fotones.

En particular, sigue la expectación sobre los resultados que presentará el CMS la semana próxima. Nosotros hacemos desde aquí una apuesta: también acercarán la desintegración del bosón de Higgs a lo predicho por el Modelo Estándar.

La respuesta será desvelada la semana que viene. Estaremos atentos y os lo contaremos aquí mismo.

 

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Actualización (14/03/2013): Hoy la colaboración CMS finalmente ha presentado su nuevo análisis sobre la desintegración del bosón de Higgs en dos fotones, basado en aproximadamente 25 fb-1 de luminosidad integrada. Como pronosticábamos, según estos nuevos resultados la frecuencia con la que el Higgs se desintegra en dos fotones es 0.8 ± 0.3 veces el valor predicho por el Modelo Estándar de la Física de Partículas, y por tanto es en principio consistente con éste.