¿Qué es lo que ha pasado?
Hoy, día 13 de Diciembre, en el CERN ha tenido lugar un seminario, retransmitido públicamente, en el que se han presentado los resultados actualizados en la búsqueda del boson de Higgs. Primero ATLAS y luego CMS han presentado los análisis realizados utilizando todo el conjunto de datos obtenidos durante 2011.
¿Hay Higgs o no hay Higgs?
La conclusión en una frase es la que ya se adelanto en los comunicados de prensa de esta semana:
Hemos avanzado en el análisis, hemos constreñido enórmemente la ventana del Higgs y vemos "algo" en una región de masas pero no es suficiente como para afirmar su existencia de forma categórica
Vale, pero danos detalles!
Vamos al grano:
Ambos experimentos de forma independiente observan un exceso de eventos. Eso quiere decir que observan un número determinado de eventos superior al esperado si el boson de Higgs no existiese, para un determinado rango de masas del mismo.
Puesto que la masa del Higgs no esta predicha por la teoría (el modelo Standard) el análisis se realiza en un rango de masas, y en particular, el exceso de eventos se encuentra para una masa del boson de Higgs de entre 115.5 y 130 GeV.
Dicho de otro modo:
Para un supuesto Higgs de entre 115.5 y 130 GeV, y en particular, cerca de 126 GeV, ambos experimentos observan un número de eventos anómalo que podría indicar la presencia del Higgs:
¿Cómo de significativo es este resultado?
Puesto que hay física cuántica de por medio, que nunca habla de certezas sino de probabilidades, los resultados solo tienen sentido cuando se presentan de forma estadística.
Tu no puedes decir "Mira, he visto un Higgs", sino, dado un número determinado de eventos con estas características (Tomados durante todo 2011) si Higgs exisitiese vería 80 y si no, vería 2 o 3 (Es un ejemplo, no una realidad).
Por eso, la fuerza de un resultado se mide en significancia estadística, y en particular, en sigmas.
Lo que quiere decir que un resultado tenga una significancia estadística de N sigmas es que la probabilidad de que ese resultado sea una fluctuación estadística y no un resultado real es equivalente a la integral de una gaussiana fuera de esas N sigmas.
Ejemplo: si mi resultado es a 2 sigmas, quiere decir que la probabilidad de que sea una fluctuación y me desaparezca cuando tenga más estadística es igual que la integral de una gaussiana entre -inf < -2sigmas && 2sigmas > inf.
Hay dos límites aceptados por convenio:
-3 sigmas (indicio)
-5 sigmas (descubrimiento)
La existencia de un Higgs en la región en discordia tiene una significancia según lo presentado hoy:
ATLAS:
3.6 sigmas local
2.3 sigmas global
CMS:
2.6 sigmas local
1.9 sigmas global
No voy a meterme a definir local y global porque es una cosa más compleja, pero sirva para indicar que los resultados son desgraciadamente insuficientes para afirmar que exista un Higgs.
Si bien, la nota más importante es que esos números son compatibles de forma MUY exacta con lo que se esperaría si un Higgs del modelo standard estuviese ahí con esa masa.
Dicho de otro modo:
Si la naturaleza hubiese decidido que el Higgs estuviese ahí y con esa masa, ATLAS y CMS con el número de eventos que se posee ahora mismo podría esperar ver exáctamente este tipo de exceso con esta significancia.
Tened en cuenta que eso es un argumento "teórico" digamos. Desde el punto de vista experimental lo único que importa es la posibilidad de que sea una fluctuación estadística o no lo sea, independientemente de que la teoría nos diga de que un resultado real se vería exáctamente igual.
¿Algo más?
Pues no, nada más. Que hasta el año que viene probablemente no se pueda decir nada más. El resultado concluyente importante es, nada de Higgs por debajo de 115.5 y por encima de 130 GeV y "alomojo" algo alrededor de 126 GeV donde hay un exceso no concluyente.
Fuentes:
Cern:
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR25.11E.html
ATLAS:
http://www.atlas.ch/news/2011/status-report-dec-2011.html
CMS:
http://cms.web.cern.ch/news/cms-search-standard-model-higgs-boson-lhc-data-2010-and-2011
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