Posted by:
DTR
Posted date:
9/06/2013
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Mucha gente olvida la enorme importancia de los cálculos teóricos
sobre las desintegraciones del bosón de Higgs del modelo estándar en el
descubrimiento temprano del Higgs en el LHC en julio de 2012. Estos
cálculos han sido realizados por los físicos especialistas en
fenomenología del modelo estándar. Gracias a que la sección eficaz (o
probabilidad) de desintegración del Higgs ha crecido conforme se han
obtenido mejores predicciones teóricas se pudo realizar el
descubrimiento (alcanzar 5 sigmas) hace un año. Puede parecer trivial
pasar de NLO a NNLO, pero ha requerido un gran esfuerzo; de hecho, aún
no se ha calculado el siguiente orden NNNLO, aunque se está trabajando
en ello. Esta figura muestra el límite de exclusión obtenido por el
Tevatrón Run II en el Fermilab (línea negra continua) comparado con las
predicciones del modelo estándar (SM=1) para el primer orden (LO),
segundo orden (NLO) y tercer orden (NNLO). Para el LHC los resultados
teóricos son similares. Todo el mundo espera que los cálculos NNNLO
estén disponibles antes de 2015, luego antes de que se acumulen nuevas
colisiones en el LHC se podrá mejorar nuestro conocimiento sobre el
Higgs utilizando las colisiones de 2011 y 2012. Nos lo contó Robert
Harlander (Bergische Universität Wuppertal), “Discovery of a Higgs boson
– The role of theory,”
slides LHCP’13, May 13, 2013, y nos lo recuerda Christophe Grojean (ICREA@IFAE/Barcelona), “The scalar sector of the SM and beyond,”
slides HEP-EPS’13, July 22, 2013.
Como muestra esta figura, se estima que las correcciones NNNLO serán pequeñas, pero también serán a favor respecto al cálculo NNLO, que fue un ~30% mayor que las correcciones NLO, que fueron un ~80% mayor que las correcciones LO; hay correcciones llamadas NNLL que son un ~10% mayores que las NNLO. Recuerda que LO significa “leading order” y que NLO es “next to leading order” y así de forma sucesiva. Estos valores se obtienen calculando una enorme cantidad de diagramas de Feynman y utilizando simulaciones de tipo Montecarlo. Los ordenadores son imprescindibles, pero la explosión combinatoria requiere que físicos expertos “ordenen” los cálculos de forma adecuada para reducir el coste.

Mi objetivo con esta entrada no es mostrar cómo se realizan estos cálculos sino la gran variación que hay en todos los parámetros del bosón de Higgs en función de las predicciones teóricas. En este último año no sólo se han analizado más datos de colisiones sino también se han mejorado los cálculos teóricos. Esto es importante tenerlo muy presente cuando se interpreta un resultado como μ = 1,30 ± 0,20 para el cociente entre la sección eficaz total del Higgs observado (a fecha de marzo de 2013 tras el análisis en ATLAS de todos las colisiones de 2011 y 2012) y la predicción del modelo estándar. No se puede afirmar que dicho resultado implica que μ está a 1,5 σ de la unidad, pues el cálculo teórico NNNLO hará que se encuentre a menos de 1 σ (aunque todavía no se ha realizado este cálculo, ya hay aproximaciones al resultado). El acuerdo entre experimento y teoría es mejor de lo que muestra un número o una figura obtenida usando los cálculos teóricos actuales.
Interpretar los resultados de los experimentos nunca ha sido fácil en física, pero para problemas tan complejos como los de física de partículas en enormes instalaciones como los grandes detectores del LHC lo es aún más.
Francis (th)E mule Science's News
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