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Higgs no CDF, massa do W e incertezas experimentais

segunda-feira, 20 fev 2012; \08\UTC\UTC\k 08 Deixe um comentário Go to comments

No final da semana passada apareceu um artigo num blog da Scientific American, escrito por Michael Moyer:

Fermilab Set to Reveal “Interesting” Higgs Boson Results

com um rumor de que o CDF vai anunciar uma observação de um bump nos seus dados consistente com um Higgs de massa igual a 125 GeV. Aparentemente a evidência chega aos 3\sigma, o que é muito curioso, já que o CDF sozinho não deveria ser capaz de ter uma evidência tão grande do Higgs.

Também está escrito que eles devem anunciar novas medidas de precisão da massa do quark top e do bóson W no dia 23. A massa dessas 3 partículas são as quantidades com maior poder estatístico de nos dizer quão consistente é o modelo padrão. Eu já expliquei aqui o porquê, mas não custa repetir: Por causa da unificação eletrofraca, a massa do bóson W não é um parâmetro do modelo padrão, mas uma quantidade que pode ser calculada. O resultado do cálculo da massa do W depende fortemente da massa do bóson de Higgs e do quark top e, ao medir muito precisamente essas três grandezas podemos saber se o modelo padrão é consistente ou não.

Numa note mais pessoal, foi meio curioso ouvir sobre o anuncio da nova medida da massa do W no CDF pela SciAm (oops, scooped!). Como que ninguém me contou essa fofoca antes? Mas vamos em frente…

Update: O Fermilab anunciou um seminário Wine and Cheese para o anúnico da nova medida da massa do W pelo CDF no próximo dia 23, às 10hs da manhã (horário do Fermilab, 2pm no Brasil). O video stream da palestra, para quem interessar, pode ser visto aqui.

Semana passada também apareceram dois vídeos interessantes no youtube. Um primeiro falando sobre o que é modelo padrão:

e um outro do Frostbite Theater do JLAB mostrando como medir a velocidade da luz com chocolate:

A propósito, se você não conhece o canal do JLAB no youtube, está perdendo tempo. Todos os episódios do Frostbite Theater são divertidíssimos.

Finalmente, um desafio interessante. Vamos dizer que você está medindo uma certa grandeza física por dois métodos diferentes. Considere que esses dois métodos não são completamente independentes e que possuem uma correlação estimada em \rho. Considere ainda que a incerteza dos dois métodos são \sigma_1 e \sigma_2 com \sigma_1 \leq \sigma_2.

Se os valores medidos são m_1 e m_2, qualquer pessoa suporia que a melhor estimativa m para o valor real da sua grandeza é algo entre m_1 e m_2. Mais próximo de m_1, pois sua incerteza é menor.

Ok, o objetivo desse desafio é ver o poder que correlações têm: usando o método dos mínimos quadrados que todo mundo aprender na escola, diga-me se o que eu descrevi no parágrafo acima (da melhor estimativa estar entre os valores medidos) é sempre verdade independente de \rho.

A resposta é que não. Para \rho = \sigma_1 / \sigma_2, a segunda medida não muda em nada o resultado da primeira e, para \rho > \sigma_1/\sigma_2, a melhor estimativa do valor real não vai estar entre os dois valores medidos! Você tem uma intuição do porquê isso acontece?

Referências para quem quiser ler como resolve esse problema:

How to combine correlated estimates of a single physical quantity

Combining correlated measurements of several different physical quantities

Categorias:Ars Physica
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