Entendiendo los resultados sobre el bosón de Higgs

1. Entendiendo los resultados sobre el bosón de Higgs Alberto Gago Sección Física - PUCP

2. De qué estamos hechos?

3. las Tres Familias de la Materia Partículas elementales

4. Fuerzas fundamentales Gravitación Electromagnética Fuerte Débil fuerzas que no percibimos en la vida cotidiana

5. Fuerzas fundamentales Partículas +Interacciones = Modelo Estándar

6. Mecanismo de Higgs Mecanismo de Higgs-Kibble-Guralnik-Hagen-Englert-Brout El modelo estándar (ME) se construye bajo principios de simetría que exigen que todas las partículas tengan masa nula. Peter Higgs Problema : los bosones mediadores de las fuerzas débil tienen masa ya que el alcance de estas fuerzas es finito.

7. Mecanismo de Higgs

8. Boson de Higgs

9. Otra analogía

10. Ruptura espontánea de simetría electrodébil Intensidad del campo partículas de masa nula partículas de masa no nula RES

11. Modelo Estándar

12. Interacciones del bosón de Higgs • La intensidad de la interacción del Higgs con laspartículasesproporcional a la masa de estas. • Interaccionamásfuerte • con partículasquetienenvidacorta (t,W,Z). • No interacciona con partículas sin masa de • maneradirecta (fotones y gluones) El Higgs no interacciona directamente ni con los gluones ni con los fotones

13. Modos de decaimiento del Higgs

14. Modos de producción del Higgs

15. Producción y decaimiento Producción Decaimiento Probabilidad de que a partir de una colisión proton-proton se produzca un Higgs BR(H) = probabilidad de que el Higgs producido decaiga a través de un modo determinado 1pb = 1 picobarn = 10-36cm2=103 femtobarn

16. Conversión Masa-Energía A menor longitud de onda podemos observar objetos más pequeños. Partículas se comportan como ondas A mayor energía, menor longitud de onda Energía pequeña Energía grande E=mc2 Física de Partículas Elementales =Física de Altas Energías

17. Colisión de haces ¿Cómo se estudia al Higgs ? Detección: Impetu-Trayectoria Carga eléctrica Tipo Energía

18. Luminosidad y número de Higgs • El número de Higgs que se producirían en un modo específico de decaimiento y durante un tiempo dado es: • Por ejemplo el número de Higgs de masa de 125 GeV que se producirían en el modo gg es: El Tevatron en 24 años ha colectado 12 fb-1! !

19. LHC – Large Hadron Collider Campos Eléctricos aceleran las partículas ATLAS ALICE CMS LHCb Campos Magnéticos dan la trayectoria circular

20. ATLAS 7000 tons 22 m 44 m

21. ATLAS Un poco de cinemática relativista : Energía de los dos fotones q ángulo entre ellos Vértice de producción Masa de Higgs Masa invariante de dos fotones

22. ATLAS Señal de Higgs

23. ATLAS Valor de p0 para un masa MH dada Máxima desviación del background • Significancia local: 4.5 s • 7 TeV - 3.3 s • 8 TeV - 3.3 s • Significancia global: 3.6 s Probabilidad de que el background (ruido) explique los datos

24. ATLAS • H ZZ 4 leptones

25. ATLAS Datos - MH (GeV) - p0 - significancia local 2011 125 0.011 2.3 s 2012 125.5 0.004 2.7 s 2011+2012 125 0.0003 3.4 s

26. ATLAS MH (GeV) – significancia local – significancia global 126. 5 5.0 s 4.3 s

27. ATLAS 1 s 2 s

28. ATLAS – 10/09/2012 • Compatibilidad con Higgs del ME. producción decaimiento ATLAS – CONF – 2012 - 127

29. CMS 12,500 tons 15 m 22 m

30. CMS MH (GeV) – significancia local – signficancia global 125 4.1 s 3.2 s

31. CMS MH (GeV) – significancia local – significancia global 125.6 3.2 s 3.1 s

32. CMS No se puede reconstruir energía directamente en el estado final No se puede reconstruir la masa del Higgs. Valor esperado sin Higgs

33. CMS Los valores observados son consistentes con los esperados sin Higgs

34. CMS

35. CMS-resultados combinados Canal – significancia local tt+bb 0.4 s gg+ZZ 5.0 s gg+ZZ+WW 5.1 s gg+ZZ+WW +tt+bb 5.0 s @ 125.5 GeV

36. CMS Medida de la masa Compatibilidad con Higgs MS m

37. ATLAS – 10/09/2012 • Adicionalmente se ha asumido diferentes factores de escala para los distintos acoplamientos buscando desviaciones del MS, e.g.: Correlación kvversus kF El ME predice kv=kF=1