Door Nicolo de Groot
Het Hadron Collider Physics Symposium wordt van 12 tot 16 November in Kyoto gehouden. Het wordt gevolgd door de Higgs coupling workshop. Nu worden er wel meer conferenties in ons vakgebied gehouden, maar deze is interessant omdat ATLAS en CMS updates zullen presenteren van hun Higgs resultaten in juli. De LHC heeft prima gedraaid en voor de vlaggeschip analyses is ruwweg twee keer zoveel data beschikbaar als voor de ontdekking in juli.
Wat kunnen we verwachten ?
De Higgs kan op verschillende manieren uiteenvallen. Deze zomer is de Higgs ondekt in het verval naar twee fotonen of lichtdeeltjes en het verval naar W en Z deeltjes, de dragers van de zwakker kernkracht. Bij de laatste twee kanalen was ook mijn groep betrokken. Dit zijn allemaal ijkbosonen, deeltjes die dragers van de fundamentele krachten zijn. De Higgs zou ook moeten vervallen naar fermionen, materiedeeltjes. Dat hebben we nog niet gezien en ik verwacht nieuwe resultaten van ATLAS en CMS over Higgs naar b quarks of naar tau leptonen. Voor het laatste vervalkanaal presenteerde CMS in de zomer resultaten. De meting was gevoelig genoeg om een hint te zien, maar wonderlijk genoeg was er geen zichtbaar signaal. Het wordt interessant om de nieuwe getallen van beide experimenten te zien en te weten of dit een fluctuatie is, of dat de Higgs zich misschien een beetje anders gedraagt.
Verder staan de kwantumgetallen op de agenda. Dat zijn de eigenschappen van het deeltje. We mogen dan wel een nieuw deeltje gevonden hebben terwijl we naar de Higgs zochten, zeker weten dat het een Higgs is doen we pas als we de eigenschappen gemeten hebben. Het gaat hier om de spin, hoe snel het deeltje draait om de eigen as en de pariteit, het gedrag bij spiegeling. Van de spin weten we dat het 0 of 2 kan zijn. Het Higgs deeltje hoort 0 te hebben. De van de Higgs hoort positief te zijn. Door te kijken naar de hoeken waaronder de vervalsproducten van de Higgs geproduceerd worden, kun je hier iets over zeggen. Daar zijn we in het geval van WW en ZZ druk mee bezig. De dataset van vandaag is te klein om een definitief antwoord te geven, maar kan al
wel een duidelijke voorkeur laten zien.
Er zijn nog een hoop vragen open over dit nieuwe deeltje. Is het alleen of zijn er meerdere ? Is het fundamenteel of samengesteld uit andere deeltjes en is het een pure vorm of een mengsel van twee toestanden. Ook, en het meest interessant, kan dit deeltje ons iets laten zien van de fysica die achter het Standaard Model ligt. Immers, het Standaard Model dat zo indrukwekkend precies de metingen beschrijft moet incompleet zijn. Zwaarte kracht ontbreekt erin en ook is een geen deeltje wat de donkere materie kan beschrijven. We verwachten dat er een uitbreiding van het Standaar Model nodig is en dat ergens bij een hogere energie de zware deeltjes van die uitbreiding zichtbaar worden. Het Higgsdeeltje koppelt aan deeltjes met een sterkte die afhangt van de massa en is bij uistek gevoelig voor die deeltjes. Deze deeltjes veranderen de koppeling van de Higgs aan gewone deeltjes door kwantum effecten. Dit is de reden dat er een aparte workshop aan Higgs koppelingen is gewijd. Door de koppelingen in verschillende kanalen goed te bestuderen en te zoeken naar afwijkingen van het Standaard Model kan de Higgs een poort vormen naar nieuwe fysica. De resultaten van afgelopen waren met net genoeg data voor een ontdekking, maar toen werd al opgemerkt dat Higgs naar twee fotonen in zowel ATLAS als CMS te vaak voorkomt. Of dat effect blijft bestaan met meer data is de vraag, maar wel iets om in het oog te houden. Mijn favoriete kanaal in dit opzicht is dat waar een Higgs boson samen met een paar top quarks wordt gemaakt en dan vervalt naar een paar b quarks. Het is heel gevoelig voor effecten van nieuwe deeltjes, maar moet nog even wachten tot 2014 als de LHC naar hoge energie gaat om gebruikt te kunnen worden.
Dan is er ook nog supersymmetrie. De zoektochten op 7TeV data in 2011 leverden niets op. Ook heeft de Higgs ontdekking een ware slachting aangericht onder de mogelijk modellen van supersymmetrie. Ik verwacht op HCP in ieder geval een aantal resultaten met de 2012 data op 8TeV en die zouden gevoeliger moeten zijn. Als we nog steeds niets zien, hebben we in ieder geval betere limieten. Ook de Higgs koppelingen zullen het mogelijke Susy gebied steeds verder inperken. Kortom het werk is nu pas echt begonnen.
(Vandaag geblogt op het persoonlijke blog van Nicolo de Groot)