El 4 de julio de 2012 será un día para recordar. Fue en 1964 cuando se predijo la existencia del bosón de Higgs. Es decir, que hemos tenido que esperar casi medio siglo para confirmar (como así parece) o rechazar la hipótesis del bosón de Higgs.
Las puertas del auditorio principal del CERN se abrían a las 7:30 de la mañana, 90 minutos antes del gran acontecimiento. Durante esa noche, decenas de físicos hicieron cola, como si fuera una película de La Guerra de las Galaxias, para poder ver los seminarios de ATLAS y CMS en primera fila.
El 13 de diciembre de 2011 fue ATLAS quien habló primero, siguiendo (palabras de Rolf Heuer) un orden alfabético. Este año el primero en hablar ha sido Joe Incandela, para CMS. Muy elegante, pero también, como él mismo ha reconocido, bastante nervioso.
A diferencia de ATLAS, CMS ha presentado resultados correspondientes a cinco canales de desintegración. Ha comenzado con los mismos canales que después mostraría ATLAS, los canales de descubrimiento: la desintegración del Higgs en dos fotones, y la desintegración del Higgs en dos bosones Z, con estos a su vez desintegrándose en dos leptones. Es decir, un canal con cuatro leptones en el estado final.
Pero CMS también ha mostrado otros tres canales de elevada importancia, cruciales para entender si el bosón descubierto es o no el bosón de Higgs. El primero de estos canales ha sido el de desintegración en dos bosones W. Los bosones W, a su vez, desintegrándose cada uno en un leptón y un neutrino. La existencia de dos neutrinos (que escapan sin ser detectados) complica este canal, haciendo que sea imposible reconstruir un “pico” de masa del Higgs. Por otro lado, es el canal más potente para excluir el bosón de Higgs en una amplia región de masa. Los canales restantes han sido, primero, la producción asociada del bosón de Higgs con un bosón W o Z. En este canal se ha buscado el Higgs desintegrándose a dos quarks b. Y, finalmente, la desintegración del bosón de Higgs en dos leptones tau.
Sin entrar en los detalles, similares a los mostrados en la entrada sobre los resultados de ATLAS, Joe mostró que CMS obtiene una significancia local de 4.1 sigmas para una masa de 125 GeV, en el canal de dos fotones. La significancia local en el canal de desintegración en dos bosones Z es, para una masa de 125.5 GeV, de 3.2 sigmas. Y, si combinamos ambos resultados, la significancia sube a 5 sigmas, a comparar con los 4.7 sigmas esperados en el Modelo Estándar. En la figura adjunta, correspondiente a la masa invariante de dos fotones, se puede ver en todo su esplendor el nuevo bosón 🙂
En el canal del bosón de Higgs desintegrándose en dos bosones W no hay pico en la distribución de masa, pero sí se puede apreciar un exceso de sucesos observados frente al número esperado en ausencia de “señal”, como se puede ver en la imagen siguiente.
Los canales restantes, de inferior sensibilidad, dan resultados que todavía están lejos de excluir o confirmar la existencia del nuevo bosón, pero serán de vital importancia en los próximos meses. En estos canales se podrá comprobar si esta nueva partícula, además de acoplarse a bosones, se acopla también a fermiones como el quark b o el leptón tau, y por tanto si en un Higgs fermiofóbico, estándar, etc. El resultado final de CMS es “la observación de un nuevo bosón con una masa de 125.3 +- 0.6 GeV, con una significancia de 4.9 sigmas.” Esta medida corresponde a los cinco canales mencionados para los datos de 2012, junto con todos los canales anteriormente medidos para los datos de 2011.
Resultados CMS del 4 de julio,