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Exceso de difotones de 750 GeV

El exceso de difotones de 750 GeV en la física de partículas fue una anomalía en los datos recopilados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en 2015, que podría haber sido un indicio de una nueva partícula o resonancia . [8] [9] La anomalía estuvo ausente en los datos recopilados en 2016, lo que sugiere que el exceso de difotones fue una fluctuación estadística. [1] [2] En el intervalo entre los resultados de diciembre de 2015 y agosto de 2016, la anomalía generó un interés considerable en la comunidad científica, incluidos alrededor de 500 estudios teóricos. [10] [11] [12] [13] La partícula hipotética fue denotada por la letra griega Ϝ (pronunciada digamma) en la literatura científica, debido al canal de desintegración en el que ocurrió la anomalía. [3] Los datos, sin embargo, siempre fueron menos de cinco desviaciones estándar (sigma) diferentes de los esperados si no hubiera una nueva partícula y, como tal, la anomalía nunca alcanzó el nivel aceptado de significación estadística requerido para anunciar un descubrimiento en Física de partículas. [14] Después de los resultados de agosto de 2016, el interés en la anomalía se hundió ya que se consideró una fluctuación estadística. [15] De hecho, un análisis bayesiano de la anomalía encontró que, si bien los datos recopilados en 2015 constituían evidencia " sustancial " para la digamma en la escala de Jeffreys , los datos recopilados en 2016 combinados con los recopilados en 2015 eran evidencia en contra de la digamma. [16]

Datos de diciembre de 2015

El 15 de diciembre de 2015, las colaboraciones ATLAS y CMS en el CERN presentaron los resultados de la segunda ejecución operativa del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) con una energía del centro de momento de 13 TeV, la más alta jamás alcanzada en colisiones protón-protón. Entre los resultados, la distribución de masa invariante de pares de fotones de alta energía producidos en las colisiones mostró un exceso de eventos en comparación con la predicción del Modelo Estándar alrededor de750 GeV / c2 . Se informó que la significación estadística de la desviación fue de 3,9 y 3,4 desviaciones estándar (localmente) respectivamente para cada experimento. [8] [9]

Distribución acumulativa de envíos de arXiv, que hacen referencia a CMS y ATLAS, que dieron lugar al episodio del "difotón de 750 GeV" en la historia del LHC del CERN. [12]

El exceso podría haberse explicado por la producción de una nueva partícula (la digamma) con una masa de unos 750 GeV/ c 2 que se desintegró en dos fotones. Se estimó que la sección transversal en el centro de momento de 13 TeV, la energía necesaria para explicar el exceso, multiplicada por la fracción de ramificación en dos fotones, era

(fb =  femtobarn )

Este resultado, aunque inesperado, fue compatible con experimentos anteriores y, en particular, con las mediciones del LHC a una energía de centro de momento más baja de 8 TeV.

Datos de agosto de 2016

El análisis de una muestra más grande de datos, recopilados por ATLAS y CMS en el primer semestre de 2016, no confirmó la existencia de la partícula Ϝ , lo que indica que el exceso observado en 2015 fue una fluctuación estadística. [1] [2]

Implicaciones para la investigación en física de partículas

La no observación del aumento de 750 GeV en las búsquedas posteriores de los experimentos ATLAS y CMS tuvo un impacto significativo en la comunidad de física de partículas. [17] El evento destacó el deseo de la comunidad de que el LHC descubriera una partícula fundamentalmente nueva, y las dificultades para buscar una señal a priori desconocida . [18]

Ver también

Referencias

  1. ^ abcd "Búsqueda de producción resonante de pares de fotones de alta masa utilizando 12,9 fb−1 de colisiones protón-protón en √s = 13 TeV e interpretación combinada de búsquedas en 8 y 13 TeV" - a través del CERN Document Server.
  2. ^ abcd Búsqueda de resonancias difotónicas escalares con 15,4 fb−1 de datos recopilados a √s = 13 TeV en 2015 y 2016 con el detector ATLAS. 2016 - a través del servidor de documentos del CERN.
  3. ^ ab Strumia, Alessandro (5 de agosto de 2016). "Interpretación del exceso de digamma de 750 GeV: una revisión". arXiv : 1605.09401 [hep-ph].
  4. ^ Franceschini, Roberto; Giudice, Gian F.; Kamenik, Jernej F.; McCullough, Mateo; Riva, Francisco; Strumia, Alessandro; Torre, Riccardo (julio de 2016). "Digamma, ¿qué sigue?". Revista de Física de Altas Energías . 2016 (7): 150. arXiv : 1604.06446 . Código Bib : 2016JHEP...07..150F. doi : 10.1007/JHEP07(2016)150 .
  5. ^ Nakai, Yuichiro; Sato, Ryosuke; Tobioka, Kohsaku (12 de abril de 2016). "Huellas de nuevas dinámicas fuertes a través de anomalías y el difotón de 750 GeV". Cartas de revisión física . 116 (15): 151802. arXiv : 1512.04924 . Código bibliográfico : 2016PhRvL.116o1802N. doi : 10.1103/PhysRevLett.116.151802. PMID  27127957. S2CID  10541107.
  6. ^ Dutta, Bhaskar; Gao, Yu; Ghosh, Tathagata; Gogoladze, Ilia; Li, Tianjun (22 de marzo de 2016). "Interpretación del exceso de difotones en CMS y ATLAS". Revisión física D. 93 (5): 055032. arXiv : 1512.05439 . Código Bib : 2016PhRvD..93e5032D. doi : 10.1103/PhysRevD.93.055032. S2CID  118557231.
  7. ^ Zhang, Yu-Jie; Zhou, Bin-Bin; Sun, Jia-Jia (5 de enero de 2016). "El quark de cuarta generación y el exceso de difotones de 750 GeV". arXiv : 1602.05539 [hep-ph].
  8. ^ abcdef Aabud, M.; et al. (Colaboración ATLAS) (septiembre de 2016). "Búsqueda de resonancias en eventos difotónicos a √s = 13 TeV con el detector ATLAS". Revista de Física de Altas Energías . 2016 (9): 001. arXiv : 1606.03833 . Código Bib : 2016JHEP...09..001A. doi : 10.1007/JHEP09(2016)001 .
  9. ^ abcdef Khachatryan, V.; Sirunyan, AM; Tumasyan, A.; Adán, W.; Asilar, E.; Bergauer, T.; Brandstetter, J.; Brondolín, E.; Dragicevic, M.; et al. (Colaboración CMS) (28 de julio de 2016). "Búsqueda de producción resonante de pares de fotones de alta masa en colisiones protón-protón en √s = 8 y 13 TeV". Cartas de revisión física . 117 (5): 051802. arXiv : 1606.04093 . Código bibliográfico : 2016PhRvL.117e1802K. doi : 10.1103/PhysRevLett.117.051802. PMID  27517765. S2CID  207852166.
  10. ^ Garisto, Robert (12 de abril de 2016). "Editorial: Los teóricos reaccionan a los datos de difotones de 750 GeV del CERN". Cartas de revisión física . 116 (15): 150001. Código bibliográfico : 2016PhRvL.116o0001G. doi : 10.1103/PhysRevLett.116.150001 . ISSN  0031-9007.
  11. ^ Cao, Junjie; Shang, Liangliang; Su, Wei; Zhang, Yang; Zhu, Jinya (2016). "Interpretación del exceso de difotones de 750 GeV en el modelo de dilatón mínimo". La revista física europea C. 76 (5): 239. arXiv : 1601.02570 . Código Bib : 2016EPJC...76..239C. doi : 10.1140/epjc/s10052-016-4098-5 . ISSN  1434-6044.
  12. ^ ab "#Run2Seminar y envíos posteriores de arXiv relacionados con γγ". jsfiddle.net . Consultado el 11 de agosto de 2016 .
  13. ^ "Una década en publicaciones del LHC". Correo del CERN . 2021-01-14 . Consultado el 15 de enero de 2021 .
  14. ^ Lyons, Louis (4 de octubre de 2013). "Descubriendo la importancia de 5 sigma". arXiv : 1310.1284 [física.datos-an].
  15. ^ Coldham, K. (5 de agosto de 2016). "Chicago ve una avalancha de datos del LHC y nuevos resultados en ICHEP". Servidor de documentos del CERN . Consultado el 26 de enero de 2017 .
  16. ^ Fowlie, Andrés (2016). "Factor Bayes del exceso de difotones ATLAS". La revista física europea Plus . 132 (1): 46. arXiv : 1607.06608 . Código Bib : 2017EPJP..132...46F. doi :10.1140/epjp/i2017-11340-1. ISSN  2190-5444. S2CID  119305800.
  17. ^ "Horizonte: dentro del CERN". BBC . Consultado el 29 de octubre de 2018 .
  18. ^ "Y a la cama por el aumento de 750 GeV". MundoFísica . 2016-08-05.