El misterioso boson de higgs

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    30-Jun-2015

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Documento usado en la presentacin en la Asociacin Colombiana para el Avance de la Ciencia.

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<ul><li> 1. EL MISTERIOSOBOSN DE HIGGSCarlos vilaDepartamento de Fsica,Universidad de Los AndesColoquio ACAC, Noviembre 6 2012 1</li></ul> <p> 2. CONTENIDO DE LA CHARLA1. QUE ES EL BOSN DE HIGGS?2. COMO SE BUSCA EL BOSN DE HIGGS?3. QUE SE HA ENCONTRADO HASTA AHORA? Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 2 3. FISICA EXPERIMENTAL DE PARTICULAS Toda la materia esta hecha de losQueremos estudiar lasmismos constituyentes:componentes mas pequeasde la materia.Queremos investigar losaspectos mas profundos yfundamentales de la materia. Queremos investigar lanaturaleza del universoinmediatamente despus desu origen. 3 Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 4. CONSTRUYENDO EL UNIVERSO electrones tomo de Helioprotonesneutrones Si multiplicamos por billones y billones y billones y billonesColoquio ACAC, Noviembre 6 20124 5. Helio NeonTabla PeriodicaTodos los tomos estn hechos deelectrones, protones y neutronesu uu d d dProtn Neutron Electron Gluons mantienen juntos a los quarks.5 Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 6. Campo de HiggsColoquio ACAC, Noviembre 6 2012 6 7. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 7 8. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 8 9. EL BOSN DE HIGGS SE HA BUSCADO DESDE HACE MAS DE 20 AOS: 1. CERN: Colisionador LEP (e- e+) 1989 2000 2. Fermilab: Colisionador Tevatrn (p+ p-) 1991 -1996, 2001 2011 3. CERN: Colisionador LHC (p+ p+) desde 2010 10. COMO SE BUSCA EL HIGGS?HERRAMIENTAS NECESARIAS:1. ACELERADOR DE PARTCULAS: LEP, TEVATRON, LHC2. DETECTOR : DELPHI, L3, OPAL, ALEPH,D0, CDF, ATLAS, CMS3. ALTA CAPACIDAD DE COMPUTO: COMPUTACIN GRID4. SOFTWARE ESPECIALIZADO: SIMULACIN Y ANALISIS DE DATOSLHCCMS CERN-GRID Coloquio ACAC, Noviembre 6 201210 11. Protones giran en circulo de27 km Longitud a v=99.9999%c 1600 Magnetos superconductores enfriados a 1.9 K Corriente en bobinas superconductoras = 13000 Amps 96 toneladas de He Liquido 20 millones de colisiones por segundo. 6 2012Coloquio ACAC, Noviembre 11 12. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 12 13. ENERGA Y LUMINOSIDAD: CLAVES PARA BUSCAR PROCESOS POCO PROBABLES. Seccin eficaz Probabilidad de produccin de partculas. incrementa con energa de Colisin. TOTNHiggs =Higgs LPor cada 10 bbarmil millonesAlta estadsticaes indispensablede colisionespara buscar el se produce(nb) W1 Higgs.Higgs Z Incremento en ECM en factor de ttbar4 Incremento en en factor de 50 HIGGS(MH=150 GeV) TEVATRONLHC Coloquio ACAC, Noviembre 6 201213ECM (TeV) 14. LUMINOSIDAD N = L ; [L]= cm-2seg-1N= # particulas/seg Estadstica acumulada=Ldt=Luminosidad integrada LUMINOSIDADCMS 2011: Lint.=5.5 fb-1TEVATRONLCH EXP. D0EXP. CMS Esperada 2012: Lint.&gt;25 fb-1 Coloquio ACAC, Noviembre 6 201214 15. El EXPERIMENTOCMSColoquio ACAC, Noviembre 6 2012 15 16. DETECTOR CMS(Compact Muon Solenoid)Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 16 17. Detector de silicioCMSpara trayectorias Calormetro electromagnticoCalormetrohadrnicoSolenoideSuperconductor Ncleo de hierro para campo magnticoCmaras de retorno (exterior)de muones Coloquio ACAC, Noviembre 6 201217 18. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 18 19. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 19 20. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 20 21. 21Peso:14000 toneladas; Longitud=28.7 m; Dimetro: 15m Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 22. Uniandes en CERNCamilo AlbertoCarrillo Ocampo Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 22 23. Registro de diversas partculas en CMS 23 Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 24. Descripcin Global de eventos (PFLOW)Es posible gracias a la alta granularidad y alto campo magnticoIdentificacin de partculas: optimizada combinacin de todos los subsistemase,,, hadrones cargados y neutrales Usados en el analisis como una lista de partculas generadas. Usados para recosntruir jets, taus, Energa faltante, aislaminentoe identificacin de partculas en mltiples colisiones protn-protn.24 25. Identificacin de quarks y gluones: JetsIdentificacin de quarks b: vertice secundario desplazado Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 25 26. PILEUPInteracciones simultaneas p-p ~ 20 en promedio Coloquio ACAC, Noviembre 6 201226 27. Globo (30 Km)FLUJO DE DVDs apilados DATOScon 1 ao de datos del LHC (~ 20 Km) (15 Km)A pesar de que los eventos son filtrados:Rata de acumulacin de datos:~15PetaBytes/ao Monte BlancoEquivalent e a escribir un (4.8 Km)DVD cada 2seg. SuizaColisiones independientes Coloquio ACAC, Noviembreparalelizado Procesamiento 6 2012 2727 28. Colaboracin CMS yComputacin Grid del LHCCERN 28 29. ESPECTRO DE MASA DE DIMUONES (Mc2)2=(E+ + E- )2 (p+ + p-)2Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 29 30. TODA LA FSICA DEL MODELO ESTNDAR HA SIDOOBSERVADA Y MEDIDA EN EL CMS Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 30 31. Decaimientos del Bosn de HiggsMasa del bosn de Higgs (GeV/c2)Quark Top Decaimientos del Bosn Z0BosnBosn Wde HiggsQuark bottomtaun gama gamaFracciones de decaimiento : Branching ratios 32. Decaimientos del Bosn de HiggsMasa del bosn de Higgs (GeV/c2)Quark Top Decaimientos del Bosn Z0BosnBosn Wde HiggsQuark bottomtaun gama gamaFracciones de decaimiento : Branching ratios 33. Decaimientos del Bosn de HiggsMasa del bosn de Higgs (GeV/c2)Quark TopBosn Z0BosnBosn Wde HiggsQuark bottomtaun gama gamaFracciones de decaimiento : Branching ratios 34. Decaimientos del Bosn de HiggsMasa del bosn de Higgs (GeV/c2)Quark TopBosn Z0BosnBosn Wde HiggsQuark bottomtaun gama gamaFracciones de decaimiento : Branching ratios 35. Decaimientos del Bosn de HiggsMasa del bosn de Higgs (GeV/c2)Quark TopBosn Z0BosnBosn Wde HiggsQuark bottomtaun gama gamaFracciones de decaimiento : Branching ratios 36. Decaimientos del Bosn de HiggsFracciones de decaimiento : Branching ratios 37. CANALES DE BUSQUEDA1.p+p H2.p+p HZZ l+l-l+l-3.p+p H+ l+l-4.p+p H WW ll5.p+p Hbbar BACKGROUNDS Procesos con mismos estados finales que los producidos por el decaimiento del Higgs. 1.p+p 2.p+p ZZ l+l-l+l- 3.p+p + l+l- 4.p+pWW ll 5.p+p bbarBackgrounds hasta6 100.000 veces mayores que seal Coloquio ACAC, Noviembre 201237 38. COMO SE REDUCEN LOS BACKGROUNDS ? 1. Cortes en variables cinemticas y dinmicas de acuerdo a la topologa buscada : ET y PT para cada estado final Suma de energa para todo el evento Numero de jets, , e en el evento Correlaciones angulares Energa transversa faltante Masa Invariante Etiquetamiento de quarks b Correlaciones de variables2. Definicin de discriminadores en anlisis multivariadosET1, pT1,1, 1Cat 3 t 1 Cat 0Cat 4ETi, pTi,i, iColoquio ACAC, Noviembre 6 2012 38 39. CandidatoH Coloquio ACAC, Noviembre 6 201239 40. H 40 41. +(Z1) pT : 43 GeV CandidatoH ZZ8 TeV DATAe-(Z2) pT : 10 GeV4-lepton Mass : 126.9GeV-(Z1) pT : 24 GeVe+(Z2) pT : 21 GeV 4141 42. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 42 43. COMPARACIN DE TODOS LOS CANALES CON M.E.Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 43 44. CONCLUSIN El experimento CMS ha observado un nuevo bosn con una masa de125.3 0.6 GeVCon una significancia de 5.0 Probabilidad de 99.99994% de obtener una seal por encima del background. Coloquio ACAC, Noviembre 6 201244 45. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 45 46. Uniandes en CERN Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 46 47. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 47 48. 48Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 49. Nov. 1 2012 Firma Convenio CERN-COLCIENCIASColoquio ACAC, Noviembre 6 2012 49 50. Coloquio ACAC, Noviembre 6 2012 50</p>