¿Observation or Discovery?

Al acercarse la fecha en que se harán públicos los resultados de LHC para el bosón de Higgs con los nuevos datos de 2012 el término ‘sigma’ aparece cada vez con más frecuencia en las noticias. Al igual que con la entrada sobre las gráficas de exclusión del bosón de Higgs haremos un pequeño repaso para entender un poco mejor los resultados.

• En física de partículas los conceptos descubrimiento (discovery) y observación (observation) están definidos por medio de la probabilidad o sigmas. Si una medida tiene 5-sigmas de nivel de certeza se habla de descubrimiento, por otro lado si tan solo se cuenta con 3-sigmas se habla de observación o evidencia. No se cual sería la mejor traducción del término inglés observation.
• El número de desviaciones estándar o sigmas es la medida de como de improbable es que un resultado experimental se deba a la casualidad (probabilidad) en vez de ser un efecto real. Cuantas más sigmas es menos probable que nuestra medida sea fruto de la fluctuación de los datos.
• En el caso típico de la moneda, 3-sigmas sería equivalente a la probabilidad de sacar cara más de 8 veces seguidas. Hablamos de algo que podría ocurrir con una probabilidad menor de 0.3%. Si hablamos de 5-sigmas, tendríamos que sacar cara más de 20 veces seguidas !! (probabilidad menor de 0.00006%).
• Independientemente de cual fuera el resultado del otro experimento, si ATLAS o CMS alcanzaran 5-sigmas se podría proclamar el descubrimiento del bosón de Higgs.
• Si ninguno de los experimentos llegaran a las 5-sigmas tendrían que combinar sus resultados y / o analizar más estadística. En este caso no se hablaría de descubrimiento del bosón de Higgs sino más bien de evidencias. Este resultado no excluiría su existencia pero tampoco la podría afirmar. Como hemos visto antes hay bastante diferencia entre la probabilidad de 3-sigmas y 5-sigmas, cuanto más cercano a 5-sigmas más confianza podemos tener en que el resultado sea finalmente confirmado como descubrimiento.

Veremos que ocurre en los próximos días, seguro que los rumores se seguirán extendiendo, pero al fin y al cabo son solo rumores. Está claro que nadie se libra del cotilleo, ni siquiera el LHC.