ICHEP Day 4: the Higgs is not there. Yet. 27 luglio 2010
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Now we know, the Higgs boson did not show up at Tevatron. Yet.
But we also know that, if it exists, we would not find it in the 158-175 GeV mass range. The finally came to an end, certainly matching the expectation, at least for what concerns the show part. Well, as for the scientific part, after all the preliminary steps of the last days nobody was really any hint of signal anymore. We mortals might not be able to make fancy statistical combinations by eye, but it was still not too complicated to anticipate that, since there was no excess in any channel or single detector combination, we should not have expected any dramatic announcement.saga of the Tevatron Higgs talks.
I found Ben’s talk really excellent: the slides (that, by the way, were kept secret until the very last moment) were very well prepared, and Ben proved to be an excellent presenter. In a sense he was even rather humble, especially if you think about the fuss about a possible signal before the conference (at slide 46: “I’m sorry, this 2 sigma excess is the closest we have to a discovery”!).
Still – but maybe it’s just me- I had the feeling that the presentation contained a subtle innuendo. Of course Ben did not dare to say anything that was not scientifically backed, but take for instance slide 36. Ben gently dropped this CDF plot:
and casually commented: “People keeps on asking how would the exclusion plot look like if there existed a Higgs boson. We did the exercise of injecting a 115 GeV SM Higgs boson signal in several channels, and that’s what we got”. And, guess what, the results is that the exclusion curve jumps up like it had a 1 sigma fluctuation on a rather large mass range. Now, doesn’t this jump remind you of any feature we saw in another curve? There a region where the unspeakable dreams and hopes of many live, between a green and a yellow band.
ICHEP Day 2: Higgs at Tevatron, Higgs at LHC, Higgs on the BBC 24 luglio 2010
Inviato da Marco in : Fisica, ICHEP 2010 2 commentiFriday afternoon I sat again in a relatively packed room for the Higgs session. The effect of the rumor seems to fade away, but there is still quite a buzz around the Tevatron Higgs searches, especially because our friends are professionally distilling their results at a tantalizing pace, and – in case you missed that – the final Tevatron combination will be shown only on Monday 
Every Higgs search channel at Tevatron in has its peculiarities and its reasons of interest (since I’m working on the $H\to\gamma\gamma$ search at LHC myself, I was for instance particularly interested by this presentation), but what that I always find impressive in these session are not the single analyzes, but the combination of them.
What is rather clear in fact is that neither CDF nor D0 have enough sensitivity and data to see the Higgs (or claim it does not exist) in a single decay channel. Take for instance the $\gamma\gamma$ channel I was mentioning before: with this channel only both the Tevatron experiments can today only place a limit on the Standard Model Higgs boson production around 20 times the SM cross section.
On the other hand, this channel can add about 5% sensitivity to the combined SM Higgs combinations, and plays an especially important role in the mass region around 130 GeV. Similarly, dozens of other channels can bring their small but important contribution to the global sensitivity. Have a look for instance at the list of Higgs searches that are combined by D0:
or at the impressive combination of the CDF limits for all the channels they are looking at:
Putting all these searches together is an industrial work, with a non negligible effort of standardization of the results format, both by the different analysis teams in a collaboration and by the two collaborations. It’s something ATLAS and CMS have to learn to do quickly: as it came out during the session, there already exists a combined ATLAS-CMS effort for the statistical combination of their results, and very recently a first exercise of LHC Higgs results combination was performed, but the road to reach the current Tevatron expertise and organization is still rather long.
But – don’t you know? – the Tevatron combination will only be presented on Monday, so let’s still stick to the separated D0 and CDF ones. As you can see for the previous plot, CDF was lucky and was able to reach sensitivity to the SM at 165 GeV alone. D0 was slightly less lucky, but is nearly there too: congratulations!
The most interesting questions to the Tevatron experiments during the session were all rotating around the same subject: how much more data wold they need to bring their curves below 1 along all the mass range? It’s certainly a very relevant question: as you can see form the the ATLAS and CMS talks at the same session, the LHC experiments will need time since we can reach similar sensitivities, and in the meanwhile the Tevatron would certainly like to keep on taking data as long as possible. This is such a hot subject these days that it has percolated to the media, as the D0 speaker reminded us:
It’s certainly no easy to answer: how much would the CDF and D0 sensitivity curves would move toward 1 with twice the luminosity they have today? And with three times? Taking into account that to improve the sensitivity by a factor $N$ one needs $N^2$ the luminosity, they certainly still need quite a lot of additional data. And even if they claim they can improve the analyzes further more, and maybe include some other remote channel they might still miss in the combination, statistics will still play the dominant role. But if I were them, I would certainly try to keep on running anyway as long as I can.
ICHEP Day 1: ATLAS and CMS electrons and photons, and some Tevatron Higgs searches 22 luglio 2010
Inviato da Marco in : Fisica, ICHEP 2010 aggiungi un commentoI mostly kept my program.
Mostly, because I arrived slightly late at the Palais des Congres for the afternoon session (the French waitress at the creperie just in front of the Saint Paul church was so slow…): Salle 252B was already so packed I was not able to enter, and I decided to head directly to Salle Maillot for the LHC-calorimetry-electron-and-photon session. Pity, I missed Erik Verlinde’s talk. Someone told me during the reception that apparently his presentation was followed by quite a discussion: is there any theorist out there that attended the session and wants to report?
ATLAS and CMS calorimetry, electrons and photons
In a nutshell: both the ATLAS and CMS electromagnetic calorimeters are doing rather well, thanks for asking More seriously: both the experiments seem to have successfully used a fair amount of integrated luminosity at 7 TeV to commission their electron and photon triggers, reconstruction algorithms and selection procedures. And, even if probably neither of them would ever put it in this way, both the experiments still sees some small discrepancy between data and MonteCarlo in some of the variable used for the particle identification. I would dare to say that the main difference between the two is in the way the ATLAS and CMS speakers decided to address this point. The discriminating variable used to select electrons and photons don’t exactly look the same in data and MC? When asked, the ATLAS speaker simply acknowledged the mismatches, and minimized saying that there’s still some “work in progress” needed to understand and solve the issues. With similar material, the CMS speaker simply flashed through the plots claiming fair-to-reasonable-to-excellent agreement for all of them. By looking in more details the graphs at the end of the session (and peering to some of the posters related to the same subject), I must admit that – despite the impression someone could have had at the end of the session – I have some hard time to conclude that one experiment is doing better that the other. I’m tempted to say that the only real difference – but I’m of course exaggerating and kidding – is their public relation strategy In the next days we’ll see more physics-oriented results related to electrons and photons: I’m curious to see if things will get more explicitly different.
P.S. the ATLAS 
peak obtained using the tracks’ 
is finally taking advantage of the bremsstrahlung recovery fit that was missing at pLHC, and a fair comparison with CMS can now be done.
Low and high mass Higgs searches at Tevatron
After the coffee break and the talk on Material mapping in ATLAS, I tried to enter again Salle 252B for the first Higgs at Tevatron session. Not an easy task: probably thanks to the rumor spread in last weeks, everyone was eager to see if there was really something to get excited about. Just to give you an idea, I finally managed to enter, but I had to sit on the floor for most of the session…
Not all of the searches at low Higgs mass were presented today, and the speakers were so kind to remind us at every single talk – in a perfectly orchestrated PR action – that the CDF combination and D0 combination will only be presented tomorrow, while for the full Tevatron combination we will have to wait until Monday at the plenary talk. I leave to you to browse the plots on the transparency, and eventually to try to do a combination by eye. I would probably bet on and larger exclusion region at high mass (easy). Someone braver – with a bit of imagination and a leap of faith – may imagine some kind of excess at low mass (but this is fiction, and I’m not good at it).
Three lines on the reception
Imagine 1088 hungry physicist packed in a small hall at the end of a long first day. Results: the waiters could not even go from the kitchen to the central bouvette with their finger-food trays, they got systematically intercepted along the way, and the trays emptied by a storm of locusts!
Dottorandi in fuga 12 novembre 2009
Inviato da Marco in : Fisica, LHC 11 commentiA Febbraio, chiacchierando dello stato di LHC post-incidente e di come le cose sarebbero evolute nel corso dell’anno, si disquisiva dei poveri dottorandi americani che – in assenza di dati – vivevano la fatica del dover scegliere tra l’attendere un altro anno prima di potersi mettere ad analizzare i primi dati di LHC, e il mollare tutto, affiliarsi a uno degli esperimenti di Tevatron, fare un’analisi con quei dati, diplomarsi ed eventualmente poi ritornare a lavorare al CERN.
Sull’ultimo numero di Symmetry, approdato qualche giorno fa sulla mia scrivania, c’è un bel pezzo proprio sull’esperienza di tre tra i diversi che hanno scelto di mollare ATLAS o CMS e andare a finire la loro tesi con i dati di D0 o CDF. Manco a dirlo, uno dei tre, Mark, è proprio la persona che citavo in uno dei commenti.
Adesso che LHC sembra proprio voler ripartire, saranno contenti della loro scelta? Insomma, lanciarsi in un’analisi dati di un esperimento che si conosce poco o niente (nelle performance, nella calibrazione, negli strumenti software) non è certo una cosa che si fa in qualche mese. Per non parlare delle implicazioni personali (il CERN e Fermilab sono sulle sponde opposte dell’oceano). Mark dice:
Ho tutte le intenzioni di finire in fretta e di ritornare al CERN a lavorare su LHC, giusto in tempo per quando le cose diventeranno veramente interessanti.
In fondo potrebbe aver fatto la scelta più sensata: mentre noi ci smazzeremo la comprensione del comportamento dei rivelatori, gli allineamenti, le calibrazioni di ogni genere e sorta, e in generale la gestione di errori e casini vari che si risolvono solo con l’esperienza e il tempo, lui se ne starà a maneggiare dati ben capiti e digeriti da anni di pratica. E quando tornerà da queste parti, probabilmente le cose saranno in uno stato tale da permettergli di fare direttamente della fisica interessante, senza impazzire (troppo) con i dettagli tecnici che avremo masticato per lui nei mesi precedenti.
Maledetto
Tre e mezzo più tre e mezzo fanno sette 10 agosto 2009
Inviato da Marco in : Fisica, LHC 26 commentiNon siamo ancora a fine Agosto, ma la decisione è stata finalmente presa. L’energia dei fasci di LHC per il run 2009-2010 sarà di 3.5 TeV ciascuno, per un totale di 7 TeV di energia nel centro di massa. Dice il Direttore Generale del CERN nel suo messaggio di giovedì scorso:
We’ve selected 3.5 TeV because it allows the LHC operators to gain experience of running the machine safely while opening up a new discovery region for the experiments.
Se la memoria non mi inganna, 7 TeV sono meno di 10, e persino meno di 8! Il che significa fondamentalmente tre cose: uno, che nonostante non sia stato trovato nessun (altro) valore anomalo tra le resistenze dei giunti di connessione in rame tra i magneti, il management del CERN ha scelto la strada della prudenza, perlomeno per la presa dati iniziale.
Due, che fino a un mesetto fa ci hanno probabilmente menato un po’ per il naso con una serie di detti-e-non-detti; per carità, onestamente nessuna persona con un po’ di senno (e capace di leggere i grafici) avrebbe creduto ai 10 TeV: andatevi a rileggervi quello che scrivevo un mesetto fa, e poi ditemi se non era già tutto li.
Tre, che i macchinisti non hanno idea di quanto e cosa ci vorrà per salire a 10 TeV:
The LHC will run at 3.5 TeV per beam until a significant data sample has been collected and the operations team has gained experience in running the machine. Thereafter, with the benefit of that experience, we’ll take the energy up towards 5 TeV per beam.
e aspettano di vedere come si comporta la macchina in un regime “sicuro” prima di prendere una decisione. Il che è saggio e prudente, ma anche un po’ fastidioso: potrebbe voler dire che forse avremo i 10 TeV già nel 2010, ma oggi nessuno lo può dire di sicuro.
Non parliamo nemmeno dei 14 TeV nominali: viste le proiezioni del numero di quench di “allenamento” necessari per preparare i magneti a quelle energie (il numero sembra divergere all’infinito!), per quell’energia sarà obiettivamente necessario un upgrade generale della macchina. Ne riparliamo dunque tra qualche anno, senza illusioni.
Quanti dati prenderemo a 7 TeV? Noi fisici ne vorremmo ben pochi, e ovviamente desidereremmo poter passare presto a 10 TeV, ma temo ci sia da contarci poco. Nei corridoi si sente un po’ di tutto, e temo che solo l’esperienza potrà dire se e quando saremo in grado di passare a 10 TeV. Il sentimento trasversalmente più diffuso è più o meno questo: “Mettiamoci il cuore in pace e prepariamoci a fare della fisica a 7 TeV, per un po’ potremmo non vedere altro. Sono meglio di niente, no?”. Si, certo, sono meglio di niente. Ma personalmente non ci farei esattamente una festa, e non andrei in giro a vantarmi. Quanto alla competitività rispetto a Tevatron – che qualcuno ancora si diletta a sbandierare – mi limiterei a stare zitto, e ne riparlerei tra un anno. Forse.
Dall’altra parte, nessun muone fantasma 18 marzo 2009
Inviato da Marco in : Fisica 9 commentiVi ricordate i muoni fantasma di CDF, che qualche tempo fa avevano scatenato le fantasie più recondite dei fisici delle particelle da troppo tempo a dieta di scoperte? Da tempo aspettavamo che il fratellino di CDF, D0, l’altro esperimento al Tevatron, facesse la stessa analisi e ci dicesse qualcosa a proposito. Perché? Perché – segue sofisticata metafora – se non siete sicuri che la macchiolina sulla vostra foto sia un ufo o un graffio sulla pellicola, per sicurezza rifate la foto con una macchina fotografica completamente diversa.
Ieri alla sessione QCD de Les Rencotres de Moriond un emissario di D0 ha presentato i risultati della loro analisi alla ricerca di un eccesso di muoni con grande parametro d’impatto come quelli visti da CDF. Risultato? Dall’altra parte di Tevratron non vedono proprio nulla, e dunque tutto sembra indicare che l’eccesso visto da CDF sia un effetto sperimentale legato a qualche genere di fondo mal identificato (e non il prodotto di una nuova serie di particelle esotiche, come azzardava qualche visionario).
Finita qui? Non esattamente. Se CDF vedeva troppi muoni bizzarri, sembrerebbe che D0 ne veda paradossalmente troppo pochi. Per chiarirci, neppure quelli che in teoria dovrebbe vedere, che verrebbero da fenomeni noti e misurati del Modello Standard. E allora? La cosa potrebbe avere diverse origini: in fondo i due apparati sono parecchio diversi, soprattutto nel loro tracciatore centrale – che è quel pezzo di rivelatore che serve a identificare tra le altre cose il punto di origine di questi benedetti muoni. Come sempre, io aspetto l’articolo ufficiale per giudicare meglio i dettagli. Ma insomma, a grandi linee le cose sembrano essere rientrate nella norma.
Caro bosone di Higgs… 18 febbraio 2009
Inviato da Marco in : CERN, Fisica, LHC, Nuvole parlanti 8 commenti
In attesa di avere più tempo (e più voglia) di parlare di luminosità degli acceleratori, e del perchè Tevatron potrebbe rimanere competitivo nella caccia al bosone di Higgs ancora a lungo dopo l’accensione di LHC, beccatevi questa chicca di Abstruse Goose a guisa di compensazione.
P.S. Non leggete regolamente Abstruse Goose? E magari nemmeno Xkcd? Nessuno è perfetto.
Un sacco di muoni inspiegati 31 ottobre 2008
Inviato da Marco in : Fisica 19 commentiScusate il micropost tecnico, ma una notizia del genere va data, specie in questo periodo di traversata del deserto in attesa della ri-partenza di LHC. L’esperimento CDF a Fermilab ha appena annunciato di aver visto alcuni eventi in cui qualcosa produce una cascata di muoni, raggruppati in qualche cosa che assomiglia molto a un jet, ma di leptoni. La notizia è succulenta, perché non ci sono molti modi per ottenere un effetto simile nel quadro del Modello Standard, e dunque l’osservazione potrebbe essere la traccia di una qualche nuova particella esotica, il segno (finalmente?!) di nuova fisica.
Ovviamente le speculazioni si sprecano: qualche audace tira in ballo i preoni, i più discutono di materia oscura. I colleghi di CDF sono ovviamente ben più cauti, e nell’articolo si limitato a descrivere il fenomeno anomalo. Perché si sa, questo genere di eventi potrebbe anche solo essere una bizzarra forma di rumore di fondo, per cui la cautela è d’obbligo, fino a quando qualche altra osservazione (per esempio di D0, l’esperimento gemello di CDF a Tevatron) non dovesse vedere un fenomeno simile, o altre osservazioni parallele corroborassero quanto visto da CDF. E per questo tipo di conferme ci vorrà parecchio tempo. Bom, vado a finire la lettura dell’articolo; per chi volesse un riassunto, il blog di Tommaso è sempre prezioso.
Update (3 novembre 2008): come accennavio ieri mattina tra i commenti, stanotte è uscito un secondo articolo dove si cerca di interpretare l’origine fisica della “jet” di muoni: si tratta forse del decadimento multiplo di una nuova particella pesante? Stampo e vado a studiare. Nell’attesa, c’e una cosa interessante da notare: il primo articolo (quello che descrive l’osservazione) è firmato da quasi tutta la collaborazione CDF. Il secondo (quello che contiene la possibile interpretazione del fenomeno) è firmato da sole sette persone, gli autori dell’analisi. Il che ci dice probabilmente qualcosa sul clima di scetticismo interno a CDF rispetto a questi risultati: una cosa è vedere un fenomeno bizzarro che c’è ma non ha (ancora) spiegazioni chiare, un’altra è riuscire a giustificarne l’origine fisica con sicurezza.
