Pedro y el (lo)bosón a 5.1 sigmas

Como dije en una de las últimas entradas este blog había entrado en hibernación hasta que no hubiera algo que realmente tuviera buenas expectativas de ser nueva física.

Hace poco estuve a punto de escribir sobre el hecho de que un nuevo experimento había vuelto a encontrar evidencia de la anomalía del momento magnético del muón, lo cual requeriría física mas allá del modelo Standard. Es un resultado sólido y prometedor, pero no está aún madura para que haya perspectivas de un anuncio inminente y definitivo al respecto, así que lo dejé estar.

Tampoco hablé de la triste muerte de el mas grande de los físicos que crearon el modelo standard, Steven Weinberg, y que nos ha dejado con únicamente Gerard t’hooft como representante de lo mejor de esa generación, que es la última que, estrictamente, son físicos teóricos de éxito contrastado. Y estamos hablando de gente que hizo sus mejores trabajos hace acreedor de 50 años.

El caso es que hoy he visto en el blog de Lobos (https://motls.blogspot.com/2021/09/an-informal-atlas-cms-combo-new-1515gev.html) y sólo ahí, el anuncio de un nuevo bosón escalar a una evidencia local de, ni más ni menos que 5.1 sigmas. La evidencia global, eliminando el efecto «look somewhere else» se reduce un poco mas, y se queda en 4.8 sigmas. Eso estrictamente no son los 5 del descubrimiento «oficial», pero es prácticamente imposible estadísticamente que, sí se ha llegado hasta allí, no se sigan encontrando mas señales según se analicen mas datos, así que debería ser un descubrimiento.

El artículo original de arXiv es Accumulating Evidence for the Associate Production of a Neutral Scalar with Mass around 151 GeV. Es un artículo corto, 7 páginas, y totalmente «cacharrológico». Es decir, no hay discusión de los aspectos teóricos y los modelos que se están analizando sino como se analiza si hay o no evidencia experimental de los mismos. El contexto general de esos modelos surge del MSSM (minimal supersymmetric standard model) que es la extensión supersimétrica mas sencilla posible del modelo standard. Ese modelo hace mucho que está desechado experimentalmente, pero es la base de muchos otros modelos que son variantes suyas, y algunos de ellos no están descartados.

En el MSSM el bosón de Higgs del modelo standard no estaría sólo. Por supuesto tendría su compañero supersimétrico, un Higgsinos, pero eso no es todo el asunto.

Como se puede observar en la figura el MSSM predice la existencia de cinco bosonoes de Higgs. Uno de ellos seria el ya descubierto, que sería el mas ligero. También habría dos bosones cargados, H+ y H- y dos Higgs neutrales extra, A/H. Se pueden encontrar mas detalles al respecto en, por ejemplo Why should there be only one? Searching for additional Higgs Bosons beyond the Standard Model

Los autores del artículo (que no es un artículo oficial del CERN, pero sí es un artículo hecho por profesionales plenamente contrastados expertos en ese campo) habla de algo llamado 2HDM+S, que desconozco totalmente, pero se deduce que debe ser una variante del sector Higgs extendido del MSSM. En concreto lo que les interesa es que habría un bosón neutral escalar H, que decaería en otro bosón S y en el higgs del modelo standard. Los bosones de higgs son letones, es decir, no interactúan con la energía nuclear fuerte así que ese evento de decaimiento es un caso particular de un proceso dileptónico.

El caso es que combinando diversas observaciones separadas en una sola logran obtener esa abrumadora evidencia estadística, que, prácticamente, es un descubrimiento. Aparte del decaimiento estudiado ese bosón original H puede decaer a otros tipos de partículas, y han hecho una búsqueda dentro del los datos del LHC sobre si existen o no evidencias de algunos de esos otros posibles procesos. De algunos de ellos encuentran alguna evidencia, y de otro dicen que aún no. En caso de que no se encontrara el evento faltante habría otros posibles modelos que serían compatibles.

Recapitulando: Tenemos una gran evidencia estadística, que es casi imposible que sea una fluctuación. Se podría explicar por física que está dentro del marco de la supersimetría, que sería el siguiente peldaño después del modelo standard, según las ideas teóricas sobre las que hay mas consenso. Y parece imposible que esa evidencia estadística tenga origen en algún error sistemático. Lubos menciona una aportación, que no está en el artículo sobre que la masa de ese bosón escalar estaría cerca de la de dos bosones vectoriales W, lo que, quizás, aunque es muy poco probable, podría indicar que haya alguna mala interpretación de algunos datos. Además, antes de este artículo ha habido bastantes otros que apuntaban a algo similar, aunque con mucha menos contundencia.

Total, que aunque no tiene aún el rango de una evidencia firme e incontrovertible no está muy lejos de serlo. Y, lo que es mejor aún, no parece que pudiera ser muy difícil hacer análisis complementarios de lo que ahí se estudia y que puedan corroborar (lo mas probable, aunque quizás se llegase a rebatir) y que estén listos en poco tiempo.

Es decir estaríamos a los prolegómenos de la salida de la física teórica de un periodo de crisis en cuanto a nuevos resultados experimentales que ha durado alrededor de 50 años. Los autores del artículo se llevarían el Nobel ipso facto y los libros de supersimetría se tendrían que reescribir para analizar, aparte de las bases, los modelos que tienen este proceso. No conozco el 2HDM +S, pero estoy seguro de que, aparte de este proceso, hará mas predicciones y tal vez algunas de ellas, ya sabiendo a tiro hecho lo que hay que buscar, puedan traer nuevos descubrimientos del LHC.

Por supuesto, una vez verificada la supersimetría, la teoría de cuerdas habría ganado un respaldo experimental que, aún siendo aún estrictamente indirecto, ya sí que sería muy difícil de discutir.

Lo que mas me llama la atención es que un artículo como este, que es el que mejor pinta tiene en la historia del LHC, sólo haya aparecido en el blog de Lubos, y que nadie haya comentado nada al respecto. En los primeros tiempos del LHC ahora mismo estaría en casi todos los blogs del mundillo, y habría montones de discusiones al respecto yendo y viniendo. Realmente no sé porqué no es así. Tal vez se esté hablando de ello en phsyic stock exchange, pero no me gusta demasiado el formato de esa página, y no la sigo. Tal vez sea, como apunta el título de la entrada, que ha habido tantos «que viene el lobo» (va a haber un descubrimiento importante) que, cuando realmente llega ya nadie presta atención.

Sea como sea me parecía que no podía dejar de lado esa noticia y por eso he escrito este artículo cuando, realmente, debería estar ocupado en otros menesteres, pero no quería contribuir al atronador silencio con que ha sido recibido el artículo.