Me cuesta entender lo que muestran realmente algunos de los gráficos presentados por ATLAS/CMS. Véase, por ejemplo: http://resonaances.blogspot.com/2011/07/higgs-wont-come-out-of-closet.html ¿Cuál es el eje Y? ¿Cómo se vería el gráfico si un Higgs estuviera en el rango de masa dado? 
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Fernando Briano
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3704
Los gráficos en el eje y representan los niveles de confianza para el valor de la relación entre sección_cruzada_medida/modelo_estándar. La página web Blog de Vixra tiene las parcelas mejor etiquetadas.
La línea de corte es y=1. Si está por debajo de la línea, significa que la sección transversal está por debajo de la del modelo estándar dentro de los niveles de confianza. La línea esperada tiene en cuenta todas las opciones del detector y del modo de desintegración (estos gráficos están compuestos por muchos modos de desintegración). Lo que está por debajo de 1 se excluye dentro de 2sigma, así que el gráfico deja una ventana por debajo de 150GeV donde el Higgs puede estar escondido y otra alrededor de 280. El 280 está excluido por el gráfico de CMS. Por encima de 450 es temporada abierta.
Interpreto el gráfico sobre las líneas que si lo que existe es sólo el Higgs del modelo estándar entonces con el aumento de la estadística las líneas "esperadas" deben converger a 1, ya que el modelo estándar en el denominador y, para "esperado el numerador también, debe haber sido evaluado para la masa de Higgs correspondiente.
¿Por qué se representan las expectativas en lugar de las distribuciones de masa con las predicciones del SM? Porque cada canal individual estudiado tiene muy pocos sucesos, del orden de cinco o diez, cuya significación estadística (por no hablar de las estimaciones de errores sistemáticos) no conduce a exclusiones ni a la detección. La combinación de muchos canales en este formato permite a la imaginación jugar al juego de "¿Puede el Higgs estar escondido aquí?" con niveles de confianza.
2 sigma, que son estas parcelas, no hacen una detección, 5 sigma es una detección bañada en oro aunque una desviación de 4 sigma del modelo estándar entusiasmaría a todo el mundo.
Editar : Para tener una impresión de primera mano de la escasez de datos, todavía, y de por qué los gráficos de resumen suenan tan esotéricos eche un vistazo a un charla resumen . En la página 32 hay un gráfico esclarecedor de 4lepton para varios canales, que muestra de 3 a 6 eventos sobre una extensión en masa de 400 GeV/c^2. Como en los mapas medievales que marcaban "aquí hay tigres" uno puede mirar y decir : probablemente no hay un Higgs de 350GeV/c^2 allí ya que ni siquiera un evento cae en su ancho teórico.
Los gráficos compuestos que se discuten son una suma de varios canales con la esperanza de que la suma de las exclusiones extraiga algún conocimiento físico nuevo. El método que encontraron, el de dividir con las predicciones del modelo estándar (mostrado como línea sólida en el gráfico vinculado, para una masa de Higgs específica), permite un resumen y combinación de las regiones de exclusión de tales gráficos, aumentando así la importancia sobre todo. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la información se extrae de muy pocos eventos.
Edición 2 para aclarar "esperado" y "observado".
Expected esconde tras de sí una relación de dos ejecuciones de simulación de eventos Monte Carlo. La ejecución del numerador tiene la estadística de las muestras consideradas, es decir, simula la muestra de datos también en el número de eventos. El denominador es una simulación monte carlo de alta estadística para que los errores en el denominador sean irrelevantes. Si el numerador y el denominador procedieran de las mismas simulaciones monte carlo de gran estadística, el "esperado" se situaría en 1.
Cuanto menor sea la estadística que tienen los datos reales ("observados"), más ondulación posible aparecerá en este gráfico de relación, tanto esperada como observada. La razón es la que expliqué en la primera edición: es un gráfico compuesto y la cinemática de los distintos canales difiere; como las estadísticas son pocos eventos en cada canal, como se ve en los enlaces de la primera edición, habrá fluctuaciones estadísticas en la forma general.
"observado" es la relación entre el número de eventos observados con esa masa de Higgs específica, sobre el número de eventos que el modelo estándar daría con esa masa de Higgs específica. Las curvas de una sigma y 2 sigmas desde la línea "esperada", dan una ventana de desviaciones estadísticamente permitidas. Sólo en las regiones en las que lo "observado" es mayor que 1 y mayor estadísticamente que lo esperado, se puede ocultar una señal de Higgs.
JPReddy
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120
Estos gráficos (a veces llamados de "banda de Brasil") muestran el límite de exclusión del 95% de la tasa de producción ( $\sigma\times BR$ es decir, la sección transversal del productino por la fracción de ramificación) del bosón de Higgs en función de su masa. Esto se suele normalizar a la $\sigma\times BR$ del Higgs del modelo estándar.
Así que tomemos el gráfico ATLAS 
A masas muy bajas, el experimento ATLAS puede afirmar con un 95% de confianza que "si un bosón de Higgs existe y tiene una masa de 120GeV no se produce a una velocidad 5 veces mayor que la que predice el modelo estándar" (este es el pico en la parte más a la izquierda del gráfico)
Ahora bien, esto no es muy concluyente, ya que no descarta la existencia de un Higgs con esa masa. Después de todo no esperábamos que el Higgs se produjera a cinco veces la tasa . Si el Higgs del SM existe, se producirá exactamente con la tasa que predice el SM (es decir, una vez la tasa).
Por eso, las partes realmente interesantes son aquellas en las que la línea cae por debajo de uno. Entonces los experimentos pueden afirmar con un 95% de confianza "Entre 300 y 450 GeV, el bosón de Higgs, si existe, es no producido al ritmo que predice el SM, por lo que podemos descartar su existencia en esos rangos de masa". Ahora bien, puede haber otras partículas en este rango de masas, pero seguramente no hay ningún bosón de Higgs que se comporte (BR, secciones transversales, acoplamiento) como el predicho por el SM.
Así que, en conclusión, la forma de leer estas parcelas es buscar los lugares donde la línea cae por debajo de 1.
¿Cómo sería la trama cuando hubiera un Higgs? Bueno, en ese punto de masa, la experiencia no debería poder excluirlo. La observación del Higgs sería entonces otro análisis y otra serie de gráficos (como la búsqueda de resonancias).
