John Ellis: Encontrar el bosón de Higgs en el LHC es como encontrar una aguja en cien mil pajares
Encontrar el bosón de Higgs en el LHC del CERN, incluso a máxima energía, ?s = 14 TeV, es mucho más difícil que encontrar una aguja en un pajar. John Ellis estima que una aguja tiene un volumen ~ 1/100000000 m³ y un pajar ~ 100 m³. En el LHC se observará un evento con un Higgs del Modelo Estándar con una masa entre 100 y 200 GeV una vez cada billón de eventos, ~1/1000000000000, y un descubrimiento requiere unos mil eventos, ~1000. Por tanto, encontrar el bosón de Higgs en el LHC del CERN es como encontrar una aguja en 100000 pajares. Nos lo ha contado John Ellis (CERN) en el congreso Strings 2010, Texas. Su charla se ha centrado en lo que se pretende descubrir en el LHC del CERN, con énfasis en el bosón de Higgs y en la supersimetría: “Searching for new physics at the LHC” (Slides PPT).
Read more
La charla de Ellis empezó con un resumen de lo poco que sabemos sobre la masa del bosón de Higgs del Modelo Estándar a fecha de enero de 2010. Básicamente son los resultados ya publicados en J. Ellis, J.R. Espinosa, G.F. Giudice, A. Hoecker, A. Riotto, “The Probable Fate of the Standard Model,” Phys. Lett. B 679: 369-375, 2009 [ArXiv preprint]. Lo más fiable es que mH > 114?4 GeV, resultado de su búsqueda directa en el LEP del CERN. Utilizando una masa para el quark top de mt = 173?1 ± 1?3 GeV, el mejor ajuste para la masa del bosón de Higgs a partir de todos los datos conocidos para la teoría electrodébil es mH = 89+35–26 GeV, es decir, 63 GeV < mH < 124 GeV. Puede parecer un valor pobre pero es que el Modelo Estándar limita poco la masa del Higgs. El límite superior para la masa del Higgs con un intervalo de confianza del 95% es de mH < 157 GeV, que sube a 186 GeV si se incluyen los límites obtenidos por búsquedas directas. Finalmente, el Tevatrón del Fermilab ha sido capaz de excluir el bosón de Higgs en el intervalo 162 GeV < mH < 166 GeV. En resumen, combinando todos estos datos, el mejor ajuste para la masa del bosón de Higgs (a enero de 2010) es de mH = 116?4+15?6-1?3 GeV, es decir, 115?1 GeV < mH < 132 GeV.
En la región de masas 115 GeV < mH < 130 GeV, las desintegraciones más probables del Higgs son H ? ??, y ttH ? ttbb*. El descubrimiento del bosón de Higgs del Modelo Estándar requiere una luminosidad integrada de 10/fb (diez inversos de femtobarn), que en el LHC a máxima energía, ?s = 14 TeV, supone la recolección de datos durante un año (sin contar las paradas y asumiendo una luminosidad “baja” de 1033). Para excluirlo definitivamente en el rango 100 GeV < mH < 200 GeV se requerirá una luminosidad integrada de 30/fb (la planificación original del LHC es que funcionara durante 3 años con una luminosidad “baja” y que luego se configurara en modo de luminosidad “alta”, 1034, para estudiar con detalle lo ya descubierto). Nos lo cuenta Ellis siguiendo, entre otros, el artículo de K. Jakobs, “Physics at the Large Hadron Collider -prospect with early data-,” Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) 183: 187–195, 2008, y I. Tsukerman (ATLAS and CMS collaborations), “Higgs discovery potential at the LHC: channels relevant for SM Higgs,” CERN Document Server, 2008.
Este año el LHC funcionará a medio gas, ?s = 7 TeV, hasta obtener una luminosidad integrada de 1/fb o hasta diciembre de 2011, lo que ocurra antes. El descubrimiento del Higgs requiere 5 sigma de significación pero, como muestra la figura de abajo, para un Higgs de menos de 130 GeV no se alcanzará ni 1 sigma y en el mejor caso, un Higgs de 160 GeV, se alcanzará solamente 4 sigma (evidencia fuerte, pero no descubrimiento). Por tanto, lo único que se puede esperar del LHC durante 2010/2011 es que se obtenga un límite de exclusión entre 145 y 180 GeV (con una significación de 4?5 sigmas y combinando los datos esperados de ATLAS y CMS para 1 /fb). El Tevatrón obtendrá un límite similar para finales de 2011. Para partículas de masa menor que 400 GeV el Tevatrón y el LHC a ?s = 7 TeV se comportarán de forma similar. La única ventaja del LHC es que explorará el rango de masas entre 400 y 800 GeV, fuera del alcance del Tevatrón.
John Ellis en su charla también consideró las posibilidades de observar la supersimetría (partículas supersimétricas), agujeros negros y otros efectos asociados a las teorías de cuerdas. Recomiendo las transparencias (slides) a los interesados en más detalles.
http://francisthemulenews.wordpress.com
La semana pasada se inyectaron por primera vez los dos haces de protones (circulando a casi la velocidad de la luz en sentido opuesto) a una energía de 3,5 teraelectronvoltios (TeV) por haz. “Todo funciona correctamente y estamos viendo cuándo provocamos las primeras colisiones de partículas a esta energía, que será en breve”, ha comentado a EL PAÍS Rolf Heuer, director del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, junto a Ginebra), que asiste en Barcelona a la Conferencia Europea de Infraestructuras Científicas y a la inauguración, hoy, del sincrotrón Alba de Barcelona.
No existe ningún acelerador de partículas en el mundo que alcance la energía de 7 TeV, aunque está planeado que el LHC sea aún más potente.
El acelerador de Ginebra, tras más de un año parado por una avería grave sufrida en septiembre de 2009, comenzó su puesta en marcha a baja energía el año pasado con éxito. Luego se paró durante unas semanas para hacer ajustes antes de comenzar la fase de colisiones de alta energía que debe proporcionar los primeros hallazgos.
Higgs boson – CERN LHC – Fermilab Tevatron
Eduard Punset ha entrevistado a Luis Álvarez Gaumé, director del departamento de física teórica del CERN, y a John Ellis, también físico teórico del mismo departamento. Punset ha hablado sobre esta emisión en su blog.
Más allá del átomo
Eduard Punset y Redes vuelven a Ginebra para conocer más sobre la física de la máquina más asombrosa creada por el ser humano: el LHC. Esta vez, John Ellis, físico del departamento teórico del LHC, hablará con Eduard Punset sobre el bosón de Higgs, la materia oscura y la supersimetría, sobre los cuales los físicos quieren encontrar evidencias en el acelerador del CERN.
En el lugar más caliente de todo el universo, en el nuevo acelerador de partículas instalado en Ginebra, se revelarán en los próximos años algunos de los más esperados secretos del Universo. Eduardo Punset charla con el físico John Ellis sobre los retos del acelerador y sobre el futuro del universo.
Sobre la materia oscura
The Dark Matter Mystery
The Dark Matter Mystery: Stars Are Moving Too Fast
Over the last few decades, physicists have discovered that around ninety percent of every galaxy in the universe is made of an unseen substance called dark matter. Damian Pope, PIs Senior Manager of Scientific Outreach, comments, Its currently one of the hottest topics in physics. The module provides teachers with tools to show how dark matter was discovered, to explain why it remains a mystery, and to share the passion of scientists who are trying to discover what its made of.
The Dark Matter Mystery: Most Of The Universe Is Missing
Tuesday, March 23rd, 2010,
by admin and is filed under "Alice experiment, Astrofisica, Atlas experiment, Atomo, CERN, Ciencia, CMS experiment, Cosmologia, Energia, Fermilab, Fisica, Fisica de alta energia, Fisica de particulas, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, Investigacion, LHC, LHCB experiment, Matematicas, Mecanica cuantica, Science, Sincrotrón, Technology, Tecnologia, Tevatron, Universidad |
, Agujeros negros, Boson de Higgs, CERN, Ciencia, Cosmologia, Fermilab, Fisica, Fisica de particulas, Fisica Teorica, Investigacion, John Ellis, LHC, Matematicas, Mecanica cuantica, Science, Sincrotrón, Tevatron ".
Responses are currently closed, but you can send a
Trackback
from your own site.
