Bosón de Higgs

El 4 de julio de 2012, el experimento ATLAS presentó una versión preliminar de sus resultados actualizados en la búsqueda del bosón de Higgs. Los resultados se muestran en un seminario organizado en forma conjunta en el CERN y por videoconferencia en la ICHEP, la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías en Melbourne, Australia, donde un análisis detallado se presentará más adelante esta semana. En el CERN, los resultados preliminares fueron presentados a los científicos en el sitio y vía webcast a sus colegas ubicados en cientos de instituciones de todo el mundo.

"La búsqueda es más avanzada de hoy de lo que imaginábamos posible", dijo el portavoz de ATLAS Fabiola Gianotti. "Observamos en nuestras señas de datos claros de una nueva partícula, en el nivel de 5 sigma, en la región de la masa alrededor de 126 GeV. El desempeño sobresaliente del LHC y Atlas y los enormes esfuerzos de muchas personas nos han llevado a esta emocionante etapa. Un poco más de tiempo que se necesita para concluir de estos resultados, y más datos y más estudios serán necesarios para determinar las propiedades de las partículas del nuevo. "

El bosón de Higgs es una partícula inestable, viviendo sólo para la más mínima fracción de segundo antes de desintegrarse en otras partículas, por lo que los experimentos se puede observar sólo mediante la medición de los productos de su descomposición. En el Modelo Estándar, la teoría física de gran éxito que proporciona una descripción muy precisa de la materia, el bosón de Higgs se espera que decaiga a varias combinaciones diferentes de partículas, o canales, con la distribución entre los canales, dependiendo de su masa.

ATLAS concentrado sus esfuerzos en dos canales complementarios: decaimientos de Higgs a la de dos fotones o cuatro leptones. Ambos de estos canales tienen una resolución de masa excelente, sin embargo, el canal de dos fotones tiene una modesta señal sobre un fondo grande pero medido, y el de cuatro leptón canal tiene una señal más pequeña, pero un fondo muy bajo. Ambos canales muestran un exceso estadísticamente significativo en el sobre el mismo lugar: una masa de alrededor de 126 GeV. Una combinación estadística de estos canales y otros pone el significado de la señal a 5 sigma, lo que significa que sólo un experimento en tres millones vería una señal aparente esta fuerte en un universo sin un Higgs.

Los resultados actuales son una actualización de los análisis anteriores se muestran en un seminario del CERN en diciembre pasado y publicado a principios de este año. Los resultados de diciembre, sobre la base de datos de 7 TeV de colisión de protones recogidos en 2011, limita la masa del bosón de Higgs con dos ventanas estrechas en el rango de entre alrededor de 117 GeV y 129 GeV. Un pequeño exceso de eventos por encima del fondo previsto fue visto tanto por ATLAS y CMS en alrededor de 126 GeV, aproximadamente la masa de un átomo de yodo.

Los próximos pasos para ATLAS, del LHC y la comunidad física de alta energía son para medir las propiedades de esta partícula y comparar estas medidas con las propiedades predichas de la Bosón de Higgs. Ya algunas de estas propiedades coinciden con las predicciones: el hecho de que se ve en los canales previstos y en una masa favorecida por otras mediciones, indirectos. En las próximas semanas y meses, ATLAS mejor a medir estas propiedades, lo que permite una visión más clara a surgir acerca de si esta partícula es el bosón de Higgs, o el primero de una familia más grande de estas partículas, o algo completamente distinto.

El conjunto de 2012 los datos proceden de colisiones de protones con un centro cada vez mayor de energía en masa, de 8 TeV, e incluye más datos (recogidos en sólo tres meses) que se recogieron en todo el 2011.Esta rápida acumulación de datos fue posible gracias a los extraordinarios esfuerzos del grupo acelerador LHC.El conjunto de datos presentado en el seminario viene de aproximadamente un mil billones (millones de millones de dólares) colisiones de protones.

El detector ATLAS ha llevado a cabo muy bien, incluso en las condiciones más difíciles de haz de 2012, y tiene, con una eficiencia casi llena, recogida de datos de alta calidad para esta búsqueda. Alto rendimiento proporcionado por el Worldwide LHC Computing Grid es esencial para la reconstrucción y el análisis de los datos.

El LHC se espera que proporcione ATLAS con el doble de los datos de nuevo a finales del 2012, antes del comienzo de una larga parada para mejorar el acelerador. Cuando la máquina se pone en marcha otra vez hacia finales de 2014, el sistema funcionará en casi el doble de su energía actual. Los nuevos datos de 2012 y los datos generados por el acelerador de la mejora permitirá a los científicos para hacer frente a las preguntas sobre el bosón de Higgs motivada por el anuncio de hoy, así como otras cuestiones fundamentales para nuestro conocimiento de la naturaleza.

Acerca de ATLAS

información sobre Atlas se puede encontrar en el sitio web público [ http://atlas.ch ].

ATLAS es un experimento de física de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. El detector ATLAS es la búsqueda de nuevos fenómenos en las colisiones en la cabeza de los hadrones de energía extraordinariamente alta. ATLAS es el estudio de las fuerzas básicas que han dado forma a nuestro universo desde el principio del tiempo y que va a determinar su destino. Entre las incógnitas posibles son el origen de la masa, dimensiones extra del espacio, la unificación de fuerzas fundamentales, y las pruebas para candidatos a materia oscura en el Universo.

En el momento de la escritura, la Colaboración ATLAS consta de 3.000 físicos de 176 instituciones ubicadas en 38 países diferentes de todo el mundo. Más de 1000 estudiantes de doctorado participan en la operación de Atlas y en el análisis de sus datos.

El candidato de Higgs decaen a cuatro electrones registrados por ATLAS en 2012.

El candidato de Higgs decaimiento de cuatro muones registrado por ATLAS en 2012.

Misa de distribución para el canal de dos fotones. La evidencia más fuerte de esta nueva partícula procede del análisis de los eventos que contienen dos fotones. La línea de puntos sin problemas traza los antecedentes medida de los procesos conocidos. La línea continua traza un ajuste estadístico de la señal, más de fondo. La nueva partícula aparece como el exceso de alrededor de 126.5 GeV. El análisis completo se concluye que la probabilidad de que un pico es de tres ocasiones en un millón.

Misa de distribución para el canal cuatro leptones. La búsqueda de la más pura señal esperada se realiza mediante el examen de los acontecimientos con dos bosones Z que han decaído a pares de electrones o muones. En la región de 120 a 130 GeV, 13 eventos son vistas en donde sólo el 5,3 se esperaba. El análisis completo concluye que la probabilidad de tal exceso sería tres veces en diez mil si no hubiera nueva partícula.

Los límites experimentales de ATLAS en Modelo Estándar de la producción de Higgs en el rango de masa 110-600 GeV. La curva sólida refleja los límites observados experimentales para la producción de un Higgs de cada valor de masa posible (eje horizontal). La región en el que las caídas de la curva de sólidos por debajo de la línea horizontal en el valor de 1 se excluye con un nivel de confianza del 95% (CL). La curva punteada muestra el límite previsto en la ausencia del bosón de Higgs, basado en simulaciones. Las bandas verdes y amarillos corresponden (respectivamente) al 68%, y el 95% de las regiones de nivel de confianza de los límites esperados. Masas del Higgs en el rango de 123-130 GeV estrecha no sólo excluye a las masas en un 95% CL.

La probabilidad de que el fondo para producir un exceso de señal, como por todas las masas del bosón de Higgs a prueba. En casi todas las masas, la probabilidad (curva continua) es al menos un pequeño porcentaje, sin embargo, a 126.5 GeV que se sumerge a 3x10-7, o el azar uno de cada tres millones de dólares, el '5-sigma 'estándar de oro utilizado normalmente para el descubrimiento de una nueva partícula. Un modelo estándar del bosón de Higgs con esa masa podría producir una caída de 4.6 sigma.

Cada dos años, los físicos de partículas se reúnen para compartir sus últimos resultados en la ICHEP(Conferencia Internacional sobre Física de Altas Energías) de la conferencia. Este año, más de 700 asisten a la conferencia en Melbourne, Australia, julio 4-11.

ATLAS va a enviar los resultados de los análisis de varias docenas de nuevas funciones a la ICHEP, cubriendo la totalidad del programa científico del experimento, las dos medidas de precisión de los procesos del Modelo Estándar y la búsqueda de nuevos fenómenos físicos, entre ellos el bosón de Higgs. Una vista previa de los resultados de la búsqueda del Higgs será presentado en una reunión especial conjunta de vídeo vinculado seminario en el CERN en la jornada inaugural de la conferencia.

ATLAS resultados físicos que se presentan se basan en el total conjunto de datos y 2011, en varios casos, los datos de la primera parte de la carrera de 2012. El gran rendimiento del LHC este año a las 8 de la energía de colisión TeV ya ha permitido ATLAS a más del doble el total de datos recopilados. El ámbito de aplicación de los resultados se extiende mucho más allá del Higgs.Por ejemplo, existen las búsquedas de nuevas fuerzas entre las partículas; ATLAS es sensible a las partículas con rangos de sólo una vigésima parte de la gama de la llamada "fuerza débil", que a su vez tiene un alcance de sólo una pequeña fracción del radio del protón.

Varias búsquedas de nuevos " supersimétricas"partículas se informó, estas partículas hipotéticas puede estar relacionado con la misteriosa materia oscura que aparentemente hace que las cuatro quintas partes de la materia en el universo. Completan las búsquedas son muchos los nuevos resultados de búsquedas directas de las firmas de "exóticas" las partículas, por ejemplo, las partículas que podrían ser candidatos para la materia oscura antes mencionado o la evidencia de la existencia de " otras dimensiones "- las dimensiones espaciales más allá de lo familiar de tres.

Además, los nuevos estudios de precisión del Modelo Estándar se presentarán, incluyendo los estudios que indagan sobre cualquiera de los procesos raros o las propiedades de los quarks pesados, parte inferior y superior, estos estudios podrían proporcionar indicios indirectos de la nueva física. Además, Atlas se la combinación de sus mediciones de la masa del quark top - la mayor de las partículas elementales conocidas - con mediciones similares de la CMS para una precisión mejor que el experimento ha llegado por su cuenta.

Más que los físicos se están beneficiando de la emoción de la ICHEP, un esfuerzo sin precedentes se ha hecho este año para incluir al público ya los medios de comunicación. A partir de un webcast público del Seminario de Higgs en ​​el cuarto, las actividades incluyen una exhibición de ATLAS en el Planetario de Scienceworks , clases magistrales para estudiantes de secundaria, el día el desarrollo del profesorado, un público panel de discusión , y una charla pública por el portavoz de ATLAS Fabiola Gianotti.

Los asistentes al congreso tendrán la oportunidad de participar en una sesión paralela de Extensión y Educación en la mañana del sábado. La sesión contará con presentaciones de expertos de la comunicación científica como la de Director General del CERN, Rolf-Dieter Heuer y famosos de Australia, la personalidad de radio el Dr. Karl Kruszelnicki. Una sesión interactiva incluye una mesa redonda con expertos en medios sociales y un público sesión Q & A en la forma de unHangout Google .

Más información y un calendario se puede encontrar en el sitio web de la conferencia y enlaces a diversos eventos y lugares se incluyen a continuación.