Le CERN est en pleine effervescence depuis quelques semaines alors que les rumeurs sur le boson de Higgs vont bon train et que certains espoirs sont permis. En fait, les physiciens et physiciennes des expériences ATLAS et CMS, les deux collaborations lancées à la recherche du boson de Higgs au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC), connaissent déjà leur moitié de la solution depuis une quinzaine de jours. Le problème, c’est qu’il est difficile de juger sans connaître l’autre moitié qui sera révélée mardi 13 décembre lors d’un séminaire spécial prévu pour 14:00 et convoqué par le directeur général du CERN.
Que découvrirons-nous demain? En novembre, les deux collaborations ont dévoilé leurs premiers résultats combinés, excluant déjà une large partie des masses possibles pour un Higgs même avec seulement 40% des données disponibles aujourd’hui. Nous savons donc désormais où concentrer nos efforts.
Cette quête du Higgs tient en haleine les physiciens et physiciennes depuis des décennies. Dans ce cas-ci, la théorie prédit l’existence de cette particule. La découverte du boson de Higgs viendrait consacrer le le modèle standard des particules, ajoutant une preuve de taille à ses prédictions.
En ce moment, la région à faible masse est la plus probable, soit entre 114 et 141 GeV. Le modèle standard prédit combien de bosons de Higgs seraient produit au LHC pour une masse donnée, et combien devraient se désintégrer dans chacun des canaux possibles, mais sans dire la masse à laquelle il se trouve. CMS et ATLAS cherchent donc à l’aveuglette, en utilisant tous les modes possibles de détection.
Dans cette région de faible masse, trois canaux de désintégration sont les plus sensibles: celui où un Higgs se désintègre en deux bosons Z, qui eux-mêmes aboutissent en quatre leptons (électrons ou muons), Higgs en deux photons et Higgs en deux bosons W, qui eux finissent en deux leptons et deux neutrinos.
Comment et quand saurons-nous si nous avons trouvé des signes de sa présence? Si une expérience détecte un excès d’évènements non seulement dans un canal, mais deux ou trois de ces canaux, l’évidence s’en trouve renforcée. Si ces excès pointent tous à la même masse pour le Higgs, c’est encore plus fort. Et si cette situation est observée par les deux expériences, téléphonez vite à votre mère.
C’est vraiment comme si on cherchait un signal d’une station de radio hypothétique qui diffuse sur une fréquence inconnue. Si un groupe pense capter un faible signal à une fréquence donnée, c’est une chose. Mais si une deuxième équipe perçoit elle aussi un signal, et avec des instruments différents comme avec un transistor par exemples, les chances que ce soit vrai augmentent d’autant plus.
Dans la quête du Higgs, chaque canal de désintégration utilise des technologies de détection différentes. Donc si les collaborations CMS et ATLAS annoncent indépendamment qu’elles voient de petits signes prometteurs venant de différents canaux mais tous à la même masse, ce pourrait être les signes avant-coureurs de la présence du Higgs.
Restez donc à l’écoute mardi 13 décembre pour voir où nous en sommes. Je serai en direct du séminaire et tweeterai comme un petit moineau sur @CERN.
Mon collègue Aidan Randle-Conde aura aussi un blog en direct (mais en anglais) du séminaire sur le site des Quantum Diaries. Le séminaire sera aussi diffusé en direct à partir de la page d’accueil du CERN. J’annoncerai aussi les résultats ici en fin d’après-midi.
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