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Quand est-ce qu’on arrive? Nouveaux résultats sur le boson de Higgs imminents

Vous vous demandez peut-être pourquoi il faut attendre si longtemps pour enfin voir les résultats sur la recherche du boson de Higgs au CERN basés sur les données accumulées en 2012. Bref, quand est-ce qu’on arrive? Le CERN a annoncé la semaine dernière que ces résultats seront rendus publics le 4 juillet lors d’un séminaire spécial prévu pour 9:00 heures, heure de Genève, et qui sera retransmis en direct sur le web.

La raison est simple : il nous faut gravir un pas à la fois l’immense pile de données accumulées cette année. Nous avons déjà récolté 6 fb-1 de données en moins de trois mois à comparer aux 5 fb-1 recueillis pour tout 2011. Ce n’est que lorsqu’on atteindra le sommet qu’on sera en mesure de nous prononcer.

Ce serait super si on pouvait simplement ajouter les nouvelles données et voir émerger les résultats. Mais la réalité est bien différente.

Il faut d’abord accumuler ces données. Ceci nécessite la mobilisation d’équipes sur place 24 heures sur 24 pour opérer les salles de contrôle en plus des dizaines d’experts et d’expertes prêtes à intervenir au moindre problème.

Chaque événement ressemble à un mini feu d’artifice où l’on voit les débris des particules lourdes et instables créées à partir de l’énergie des collisions de protons générées par le Grand Collisionneur de Hadrons ou LHC. Ces particules se matérialisent à partir de l’énergie produite lorsque les protons circulant dans ce gigantesque accélérateur de 27 km se frappent de plein fouet.

Notre tâche consiste à identifier chaque fragment de ces débris pour reconstruire l’objet initial d’où ils émergent avant d’être projetés dans toutes les directions.

On espère ainsi découvrir de nouvelles particules, comme le boson de Higgs qui expliquerait comment les particules acquièrent leur masse, ou encore identifier la matière noire, cette mystérieuse mais omniprésente matière qui remplit l’univers.

Les données proviennent de millions de parties différentes du détecteur, indiquant où chaque fragment a perdu son énergie ou laisser une trace. Une telle quantité d’information ne pourrait se traiter sans le Grid, un réseau de milliers d’ordinateurs. Un grand nombre de personnes décortique ensuite ces données pour s’assurer de leur bonne qualité à toutes les étapes.

Parallèlement, on simule des milliards d’évènements appelés Monte Carlo à l’identique des vraies données recueillies par les détecteurs et qui représentent soit les phénomènes bien connus, soit des particules hypothétiques comme le boson de Higgs ou des particules de matière noire. En les comparant avec les vraies données, on peut voir si tout correspond à ce que l’on connaît déjà ou si de nouvelles particules sont présentes.

Le Monte Carlo est d’abord scruté sous tous les angles pour s’assurer que tout est bien simulé. Nous vérifions chaque petit bout d’information utilisé dans les analyses. Toute déviation entre évènements simulés et véritables doit être corrigée.

Puis viennent les analyses de physique, où des centaines d’équipes différentes essaient d’isoler un type d’événements spécifique. C’est là que les simulations de Monte Carlo nous sont si précieuses. Elles nous guident pour établir les critères de sélection permettant d’isoler les signaux qui nous intéressent, tout en éliminant une grande partie du bruit de fond, soit l’ensemble des autres types d’évènements qui peuvent imiter le signal recherché.

Les critères de sélection doivent être définis uniquement à partir des simulations, sans regarder les vraies données. Ceci évite de biaiser les analyses et les vraies données ne sont traitées qu’une fois la sélection établie.

Finalement, il faut que l’ensemble de la collaboration approuve les résultats. Cette revue est longue et ardue. Personne ne veut courir le risque de publier un résultat erroné ou biaisé. Quand tout le monde est satisfait, les résultats sont alors rendus publics.

Pour nous, les physiciens et physiciennes, il y a maintenant une pression accrue venant de l’intérêt généré dans les médias. C’est à la fois stimulant et stressant. Nous espérons tous et toutes avoir de belles nouvelles à annoncer lors du séminaire spécial du 4 juillet à la veille de la plus importante conférence de physique de l’année qui se tiendra à Melbourne en Australie du 4 au 11 juillet.

Les dernières données sont encore sous analyse. Il faut donc patienter un petit peu plus avant de pouvoir se prononcer. Nous aussi retenons notre souffle.

Pauline Gagnon

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Deux vidéos (en anglais seulement) pour en savoir plus :

Are we there yet? Search for the Higgs boson

The calm before the storm

Vous pouvez aussi jouer à ce jeu video dont le but est d’aider le boson de Higgs à échapper aux scientifiques… Il faut “cacher le Higgs” en plaçant une autre particule par-dessus.

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