Random header image... Refresh for more!

Higgs - Fermilab

Astazi la Fermilab a avut parte primul seminar din cele anuntate de mine intr-un post anterior.

Mai jos putem vedea rezultatul prezentat de colaborariile CDF si D0 de la Fermilab. [Articol complet combinatie ]

Pentru ca acesta este genul de imagini care va mai fi vazut zilele acestea (cel putin de cei interesati cat de cat in problema) o sa ma straduiesc sa-l explic. Prima data sa mentionam ca bozonul Higgs este asteptat sa apara in coliziunile proton - antiproton de la Fermilab cu o anumita frecventa, cam intr-o ciocnire din 10^12 (10 urmat de 12 zerouri ). Numim in fizica aceasta probabilitate de aparitie a unei reactii sectiune eficace. Avand in vedere ca producerea bozonului Higgs este o necunoscuta si nu stim daca in Natura se realizeaza o teorie preferata, pe care noi o numim Model Standard, sau o alta teorie pentru a ne usura munca ne raportam la sectiunea eficace din Modelul Standard (SM in imagine). Astfel in imaginea de mai sus pe axa Oy avem raportul dintre sectiunea eficace pe care o determinam experimental si cea pe care Modelul Standard o produce (linia neagra din imaginea de mai sus). [Lucrurile sunt un pic mai complicate dar prefer sa nu intru adanc in detalii. Pe scurt sectiunea eficace care apare in plotul de mai sus este sectiunea eficace maxima care poate fi exclusa cu un nivel de confidenta de 95%. Pentru detalii va rog cititi acest articol]. Pe axa Ox avem masa ipotetica a bozonului Higgs.

Daca linia neagra coboara sub 1 inseamna ca in acea regiune bozonul Higgs (de tip Model Standard) este exclus.
In plotul de mai sus Tevatronul exclude bozonul Higgs cu mase intre 100-103 GeV si 147-180 GeV. Ariile hasurate sunt excluse de experientele de la CERN si doar ariile albe mai sunt permise pentru bozonul Higgs.

In acelasi plot vedem o alta linie neagra intrerupta care ne arata unde ne asteptam ca acest raport de sectiuni eficace sa pice in cazul in care nu avem un semnal (adica nu exista particula higgs). Ceea ce vedem in figura de mai sus este ca in intervalul 115-140 GeV linia neagra se indeparteaza foarte mult de linia neagra punctata. Altfel spus in acel interval observam un exces semnificativ fata de ipoteza nula (fara particula Higgs).

Intrebarea este cat de semnificativa este acest exces. In limbaj de specialitate semnificatia este data in termeni de sigma (provine din distributia normala - v figura de mai jos).

Sa incercam sa explicam. (Va rog rezistati prin paragrafele scrise in italic sau faceti un salt mortal pana la "Prin definitie...").

Sa luam o moneda si sa o aruncam de multe ori .... sa zicem 10 000 . Ne asteptam ca moneda sa pice pe fata cu stema de aproximativ 5000 de ori (nu este un numar fix). Repetand experimentul de foarte, foarte multe ori vom obtine o gausiana cu centrul la 5000. Probabilitatea ca sa arunc moneda de 10 000 de ori si sa obtin un numar mai mare de 6000 de steme este foarte mica. In plus daca repet experimentul cu o alta moneda si obtin tot valori in jur de 6000 e foarte probil ca noua moneda sa fie "incarcata". Probabilitatea de a avea o moneda adevarata care cade in acest rezultat foarte improbabil este evaluata in "sigma" unde 1 sigma reprezinta o probabilitate 31% (adica 31% dintre masuratori cad in afara intervalului 1 sigma), 2 sigma 4.5%, 3 sigma 0.269%, 4 sigma 0.0063% , 5 sigma 0.000057%. Fara a intra in detalii 1 sigma in cazul experimentului de mai sus inseamna 50. Deci 5050 este la 1 sigma de medie, 5100 la 2 sigma si asa mai departe.

Aceasta este probabilitatea ca o moneda normala sa dea un rezultat "anormal" (departat de 1/1) si masura departari este masurata in a fi intervalului n-sigma. Din cauza ca ne punem intrebarea a fi mai mare sau egal cu 7000 atunci va trebui sa impartim probabilitatile de mai sus la doi. Oricum observam ca 6000 este la 20 sigma (20 x 50) departare de media distributiei iar probabilitatea ca aruncand o moneda corecta de 10000 de ori si a obtine 6000 de steme este 1.718E-14, adica 1/58207217694994.

Prin definitie in fizica particulelor elementare sunt importante probabilitatile 3 sigma (1/740) si 5 sigma (1/3,500,000) care corespund probabilitatii pentru o evidenta respectiv pentru descoperire. (In exemplu de mai sus ar corespunde la 5150 si 5250 steme obtinute.)

In graficul de mai sus linia neagra intrerupta reprezinta media aruncarilor cu moneda (ipoteza nula -nu exista Higgs) iar linia neagra continuua reprezinta rezultatul obtinut la un singur experiment. Avand in vedere ca linia continuua este la 2.5 sigma de linia intrerupta in jurul masei de 115 - 130 GeV , probabilitatea ca ipoteza nula sa fluctueze pana la ipoteza Higga este aproximativ 1/100. Putem spune ca exista un exces semnificativ care ar putea sa fie interpretat drept cauzat de bozonul Higgs.

In mod clar este nevoie de mai multe rezultate pentru a declara ca bozonul Higgs exista. Zvonurile sunt incurajatoare ! Ramane sa vedem Miercuri dimineata ce se va anunta la seminarul de la CERN.

PS: imi dau seama ca postarea este un pic prea tehnica. Va rog nu ezitati sa puneti intrebari prin intermediul comentariilor.

www.pdf24.org    Send article as PDF   

July 3, 2012   No Comments

Musai de urmarit !

June 28, 2012   1 Comment

Dintr-un an in altul

Am ajuns si in 2012....

Tie cititorule doresc sa-ti urez un an 2012 cat mai bun si iti multumesc ca m-ai citit in anul ce a trecut.

Ce a insemnat pe scurt anul 2011 ?

Din punctul meu de vedere a fost un an foarte bun pentru stiinta. Din domeniul meu de activitate au fost 3 stiri care au tinut primele pagini ale ziarelor:

  • Accidentul Nuclear de la Fukushima -- a fost un eveniment extrem de trist prin pagubele produse. In functie de tabara intrebata accidentul a aratat ca reactoarele sunt mai sigure decat erau o data sau ca nu sunt suficient de sigure. Din punctul meu de vedere este unul din evenimentele importante deoarece a readus pe masa problema producerii energiei, modului de producere a energiei si siguranta reactoarelor nucleare. Buna sau rea energia nucleara face parte din viata noastra si imi e greu sa cred ca o putem inlocui in urmatorii ani.
  • Masurarea vitezei neutrinilor de catre OPERA -- este sau nu este mai mare decat viteza luminii ? Nu conteaza! Importanta acestui rezultat este ca a aprins atat opinia publica cat mai ales pe cercetatori. Datorita acestui rezultat am aflat detalii despre sincronizarea timpului prin sisteme GPS, despre masurarea cu precizie mare a distantelor si cum 60ns pot produce o furtuna. Acest rezultat este un Memento mori pe care ar trebui sa-l avem permanent in minte cand discutam despre stiinta.
  • Rezultatele de la CERN/ LHC -- LHC-ul a functionat cu mult peste asteptari anul acesta. A fost prezent des in presa si rezultatele de la experimente ne-au lasat, inca, in tensiune. N-am avut parte de nici o descoperire majora. Bosonul Higgs a fost impins intr-un interval de masa din ce in ce mai mic dar nu a fost descoperit sau exclus. In mod sigur o sa auzim foarte des despre LHC si in noul an!
  • Aceste stiri, dar si altele, cred ca au impins stiinta un epsilon mai in fata in media.

    Pe plan mioritic cred ca cea mai important eveniment a fost noua Lege a Educatiei. Cu bunele si relele (inerente dar minoritare) a pus in miscare un sistem anchilozat. Ca un brat adormit, atunci cand sangele reincepe sa curga prin el, acum auzim de dureri, ace si miscari mai greu de controlat. Sper sa nu ne intoarcem niciodata de unde am plecat. (In acest context mi se par extrem de interesante evenimentele descrise in cartea lui Lucian Boia - Capcanele istoriei - Elita intelectuala romaneasca intre 1930 si 1940! Aflam ca nici atunci lucrurile nu erau tocmai pe roze si eu raman cu intrebarea "cand au fost lucrurile cat de cat pe roze?". Probabil mai multe mai tarziu despre aceasta carte. )

    Sa vedem ce aduce 2012!

    www.pdf24.org    Send article as PDF   

    January 3, 2012   1 Comment

    NeDescoperirea bosonului Higgs

    Fiindca si presa romaneasca a preluat fara nici o urma de gandire stirile internationale ma simt nevoit sa spun ca bosonul Higgs, sau Particula lui Dumnezeu, sau orice alta particula nu a fost descoperita!

    Tot valul de presa a fost iscat de postarea titlului unei note interne ATLAS (unul din experimentele de la CERN) pe blogul lui Peter Woit. Titlul notei interne a fost publicat contrar politicilor de evaluare interna a rezultatelor experimentelor de mari dimensiuni. Prin aceste politici orice rezultat al experimentului devine public doar dupa o evaluare atenta in interiorul colaborarii.

    In plus, fara a intra in detalii, pentru ca un rezultat sa fie clasificat drept descoperire e nevoie de ceea ce numim 5[\sigma]. Nota scursa nu atinge decat 4[\sigma] prin urmare nu poate fi clasificata decat cel mult o evidenta (pentru care e necesar 3[\sigma]).

    Iar cei care spun ca, de fapt, rezultatul e acolo dar e tinut la secret nu stiu ca unele din aceste rezultate pot disparea datorita adaugarii unor erori sistematice in procesul de evaluare interna, erori ce nu au fost considerate in versiunea initiala a analizei. De fapt procesul de review intern este initiat pentru a fi siguri ca nu vorbim despre un artefact, ci ceea ce vedem exista cu adevarat. Pana la publicare orice rezultat este supus la o serie de teste pentru a evalua validitatea lui.

    Prin urmare nimic nu a fost descoperit, si avem de a face cu un bulgare de zapada crescand, bulgare ce pornit de la ceea ce, pana la urma, nu pot fi considerate decat zvonuri.

    www.pdf24.org    Send article as PDF   

    April 26, 2011   1 Comment

    Semnarea acordului intre Romania si CERN

    M-am bucurat sa vad ca Joi va fi semnat acordul intre Romania si CERN. Am aflat vestea de pe Voxpublica din articolul scris de Mircea Pentia.

    Ma bucur ca se intampla. Imi pare rau ca a durat asa de mult. Un an doar de la acceptul dat de CERN pana la semnare, si probabil mai mult de 10 ani decat Romania e tatonata sa ia parte la acest proiect.  E pacat daca ceea ce spune indirect domnul Pentia in comentarii e adevarat: anume ca aceasta mare intarziere e datorata politicii.

    In final in comunicatul de presa MEN sunt mentionate 3 universitati care participa la proiect (pe langa IFIN). Din pacate e lasat la o parte faptul ca aceasta colaborare nu e unitara, adica intr-o echipa Romaneasca ci pe bisericute. Sper ca acesta atitudine fata de acest mare proiect va fi schimbata ca altfel viitorul nu suna prea bine!

    In plus sunt curios cine va transmite evenimentul, ce comentarii vor fi pe marginea lui, cati eroi se vor naste la spartul targului. 

    www.pdf24.org    Send article as PDF   

    February 8, 2010   4 Comments