Higgs 헌팅 업데이트-2
EPS미팅에서 ATLAS와 CMS에서 앞 다투어 힉스 헌팅에 대한 리포트를 내보내고 있는 한 편, Tevatron은 이제 이 경쟁에서 더 이상 설 자리가 없어졌습니다. (따라서 힉스가 발견된다면 결국 "유럽에서 Boson이 발견된다"는 학설이 확증되었어요 :-) **note added**
아래는 ATLAS의 힉스 서치 결과를 요약한 그래프인데요 EPS에서 발표한 슬라이드에서 가져왔습니다. 그래프가 복잡하고 많은 정보를 담고 있어서 대단히 이해하기 어렵기 때문에 설명을 좀 달아보겠습니다.
1. x-축은 가능한 힉스의 질량을 나타냅니다. 100-600 GeV 영역이 나와있군요. 그 이상이면 이론적인 문제 (Landau pole, Triviality ..)에 봉착합니다.
2. y-축은 "The combined upper limit (95% CLs) on the Standard Model Higgs boson production cross section divided by the Standard Model expectation".
3. 검정색 선은 데이터에 기반해서 얻은 것으로 95% CL로 힉스 생성률의 상한을 표시합니다. 다시 말해, 95% CL로 힉스 보존의 생성률이 각 질량 범위에서 이 커브를 넘지 않는다는 의미입니다.
4. 만약 상한이 1 보다 작다면 (즉, 다시 말해서 관측된 힉스 생성률의 상한이 표준모형 예측치보다 작다면) 이 영역에서 힉스가 95% CL로 존재하지 않는다는 의미가 되겠습니다. 가장 중요한 결과로 볼 수 있습니다.
5. 점선은 예상되는 실험의 정밀도(sensitivity)를 보여줍니다. 만약 힉스가 존재하지 않는다면, 얼마나 엄밀하게 상한을 정할 수 있는지를 결정합니다.
6. 녹색과 노란색 밴드는 실험치의 통계적 요동(fluctuation)을 표시합니다. 만약 힉스가 존재하지 않는다면, 대략 68%와 95%의 실험결과가 이 밴드 안에 들어간다고 보면 되겠습니다. 만약 밴드 밖에 나간다면, 그 영역에서 힉스 입자가 존재하지 않는다는 가정과 불일치 하므로 힉스 입자의 존재를 함의 하는 것으로 봅니다. 120-140 GeV 근처에 2-sigma 밴드를 살짝 웃도는 '피크'가 보이시나요?
7. 따라서, ATLAS 실험결과로부터 155-190 GeV와 295-450 GeV 영역을 95% CL로 제외할 수 있습니다. (CMS에서는 149-206 GeV와 300-440 GeV를 제외 시켰습니다.) 둘을 모두 고려하면, 149-206 GeV와 295-450 GeV 영역이 날아갔다고 보면 되겠습니다.
8. LEP lower limit이 114 GeV 이므로, 114-149 GeV 영역과 206-295 GeV 그리고 450 GeV 이상의 영역은 아직 실험적으로 힉스의 존재가 발견될 가능성이 있는 영역입니다. EWPT까지 고려하면 114-149 GeV 영역이 가장 가능성이 높다고 봅니다.
NOTE added::10:18AM July26::
Tevatron에서 발표한 114-137GeV 영역에서의 '시그널'을 고려하면 ATLAS와 CMS의 2.8 sigma와 함께 고려하여 통계적으로 3 sigma 이상일 가능성이 있어 보입니다.
아래는 ATLAS의 힉스 서치 결과를 요약한 그래프인데요 EPS에서 발표한 슬라이드에서 가져왔습니다. 그래프가 복잡하고 많은 정보를 담고 있어서 대단히 이해하기 어렵기 때문에 설명을 좀 달아보겠습니다.
1. x-축은 가능한 힉스의 질량을 나타냅니다. 100-600 GeV 영역이 나와있군요. 그 이상이면 이론적인 문제 (Landau pole, Triviality ..)에 봉착합니다.
2. y-축은 "The combined upper limit (95% CLs) on the Standard Model Higgs boson production cross section divided by the Standard Model expectation".
3. 검정색 선은 데이터에 기반해서 얻은 것으로 95% CL로 힉스 생성률의 상한을 표시합니다. 다시 말해, 95% CL로 힉스 보존의 생성률이 각 질량 범위에서 이 커브를 넘지 않는다는 의미입니다.
4. 만약 상한이 1 보다 작다면 (즉, 다시 말해서 관측된 힉스 생성률의 상한이 표준모형 예측치보다 작다면) 이 영역에서 힉스가 95% CL로 존재하지 않는다는 의미가 되겠습니다. 가장 중요한 결과로 볼 수 있습니다.
5. 점선은 예상되는 실험의 정밀도(sensitivity)를 보여줍니다. 만약 힉스가 존재하지 않는다면, 얼마나 엄밀하게 상한을 정할 수 있는지를 결정합니다.
6. 녹색과 노란색 밴드는 실험치의 통계적 요동(fluctuation)을 표시합니다. 만약 힉스가 존재하지 않는다면, 대략 68%와 95%의 실험결과가 이 밴드 안에 들어간다고 보면 되겠습니다. 만약 밴드 밖에 나간다면, 그 영역에서 힉스 입자가 존재하지 않는다는 가정과 불일치 하므로 힉스 입자의 존재를 함의 하는 것으로 봅니다. 120-140 GeV 근처에 2-sigma 밴드를 살짝 웃도는 '피크'가 보이시나요?
7. 따라서, ATLAS 실험결과로부터 155-190 GeV와 295-450 GeV 영역을 95% CL로 제외할 수 있습니다. (CMS에서는 149-206 GeV와 300-440 GeV를 제외 시켰습니다.) 둘을 모두 고려하면, 149-206 GeV와 295-450 GeV 영역이 날아갔다고 보면 되겠습니다.
8. LEP lower limit이 114 GeV 이므로, 114-149 GeV 영역과 206-295 GeV 그리고 450 GeV 이상의 영역은 아직 실험적으로 힉스의 존재가 발견될 가능성이 있는 영역입니다. EWPT까지 고려하면 114-149 GeV 영역이 가장 가능성이 높다고 봅니다.
NOTE added::10:18AM July26::
Tevatron에서 발표한 114-137GeV 영역에서의 '시그널'을 고려하면 ATLAS와 CMS의 2.8 sigma와 함께 고려하여 통계적으로 3 sigma 이상일 가능성이 있어 보입니다.
at 2011/07/26 08:28
덧글
이번에 이 에너지 영역을 조사한 것인지 아니면 예전에도 이 영역에서 조사했는데
아무런 것이 안나오다 아주 좋은 검출기가 이 영역에 시그널을 보여 준 것인지 궁금합니다.
높은 에너지와 정밀한 검출기가 동시에 필요한 매우 어려운 실험인데, LHC의 퍼포먼스는 사실 기대 이상입니다.
다른 (혹은 예전) 실험결과를 바탕으로 한 것이 아니라면, 95% 상한의 예상치가 1보다 작을 수도 있다는 것이 잘 이해가 되지 않네요.
그런데, 분석에 사용된 힉스 후보는 몇개일까요?
점선과 실선을 비교하면 2-3개 정도일 것 같습니다만..
안드로이드에 이런 앱이 등장했네요. 흥미로워 보여서 소개해드립니다. 혹시 뒷북이면 그냥 갈게요. ㅎㅎ