Même avant mon départ pour La Thuile (Italie), les résultats des Rencontres de Moriond remplissaient déjà les fils d’actualités. La session de cette année sur l’interaction électrofaible, du 15 au 22 mars, a débuté avec la première « mesure mondiale » de la masse du quark top, basée sur la combinaison des mesures publiées jusqu’à présent par les expériences Tevatron et LHC. La semaine s’est poursuivie avec un résultat spectaculaire de CMS sur la largeur du Higgs.
Même si elle approche de son 50e anniversaire, la conférence de Moriond est restée à l’avant-garde. Malgré le nombre croissant de conférences incontournables en physique des hautes énergies, Moriond garde une place de choix dans la communauté, pour des raisons en partie historiques : cette conférence existe depuis 1966 et elle s’est imposée comme l’endroit où les théoriciens et les expérimentateurs viennent pour voir et être vus. Regardons maintenant ce que les expériences du LHC nous ont réservé cette année…
Nouveaux résultats
Cette année, le clou du spectacle à Moriond a bien entendu été l’annonce de la meilleure limite à ce jour pour la largeur du Higgs, à < 17 MeV avec 95 % de confiance, présentée aux deux sessions de Moriond par l’expérience CMS. La nouvelle mesure, obtenue par une nouvelle méthode d’analyse basée sur les désintégrations du Higgs en deux particules Z, est environ 200 fois plus précise que les précédentes. Les discussions sur cette limite ont porté principalement sur la nouvelle méthode utilisée pour l’analyse. Quelles hypothèses étaient nécessaires ? La même technique pouvait-elle être appliquée à un Higgs se désintégrant en deux bosons W ? Comment cette nouvelle largeur allait-elle influencer les modèles théoriques pour la nouvelle physique ? Nous le découvrirons sans doute à Moriond l’année prochaine…
L’annonce du premier résultat mondial conjoint pour la masse du quark top a aussi suscité un grand enthousiasme. Ce résultat, qui met en commun les données du Tevatron et du LHC, constitue la meilleure valeur jusqu’ici, au niveau mondial, à 173,34 ± 0,76 GeV/c2. Avant que l’effervescence ne soit retombée à la session de QCD de Moriond, CMS a annoncé un nouveau résultat préliminaire fondé sur l’ensemble des données collectées à 7 et 8 TeV. Ce résultat est à lui seul d’une précision qui rivalise avec celle de la moyenne mondiale, ce qui démontre clairement que nous n’avons pas encore atteint la plus grande précision possible pour la masse du quark top.
Ce graphique montre les quatre mesures de la masse du quark top publiées respectivement par les collaborations ATLAS, CDF, CMS et D0, ainsi que la mesure la plus précise à ce jour obtenue grâce à l’analyse conjointe.
D’autres nouveautés concernant le quark top, entre autres les nouvelles mesures précises de son spin et de sa polarisation issues du LHC, ainsi que les nouveaux résultats d’ATLAS pour la section efficace du quark top isolé dans le canal de désintégration t, ont été présentés par Kate Shaw le mardi 25 mars. La période II du LHC permettra d’approfondir encore notre compréhension du sujet.
Une mesure fondamentale et délicate permettant d’explorer la nature de la brisure de la symétrie électrofaible portée par le mécanisme de Brout-Englert-Higgs est celle de la diffusion de deux bosons vecteurs massifs. Cet événement est rare, mais en l’absence du boson de Higgs sa fréquence augmenterait fortement avec l’énergie de la collision, jusqu’à enfreindre les lois de la physique. Un indice de la collision d’un boson vecteur de force électrofaible a été détecté pour la première fois par ATLAS dans des événements impliquant deux leptons de même charge et deux jets présentant une grande différence de rapidité.
S’appuyant sur l’augmentation du volume de données et une meilleure analyse de celles-ci, les expériences du LHC s’attaquent à des états finaux multi-particules rares et difficiles qui font intervenir le boson de Higgs. ATLAS en a présenté un excellent exemple, avec un nouveau résultat dans la recherche de la production d’un Higgs associé à deux quarks top et se désintégrant en une paire de quarks b. Avec une limite prévue de 2,6 fois la prédiction du Modèle standard pour ce seul canal et une intensité de signal relative observée de 1,7 ± 1,4, la future exploitation à haute énergie du LHC, avec laquelle la fréquence de cet événement augmentera, suscite de grands espoirs.
Dans le même temps, dans le monde des saveurs lourdes, l’expérience LHCb a présenté des analyses supplémentaires de l’état exotique X(3872). L’expérience a confirmé de manière non ambiguë que ses nombres quantiques Jpc sont 1++ et a mis en évidence sa désintégration en ψ(2S)γ.
L’étude du plasma de quarks et de gluons se poursuit dans l’expérience ALICE, et les discussions ont porté surtout sur les résultats de l’exploitation du LHC en mode proton-plomb (p-Pb). En particulier, la « double crête » nouvellement observée dans les collisions p-Pb est étudiée en détail, et des analyses du pic de ses jets, de sa distribution de masse et de sa dépendance à la charge ont été présentées.
Nouvelles explorations
Grâce à notre nouvelle compréhension du boson de Higgs, le LHC est entré dans l’ère de la physique du Higgs de précision. Notre connaissance des propriétés du Higgs – par exemple les mesures de son spin et de sa largeur – s’est améliorée, et les mesures précises des interactions et des désintégrations du Higgs ont elles aussi bien progressé. Des résultats relatifs à la recherche d’une physique au-delà du Modèle standard ont également été présentés, et les expériences du LHC continuent de s’investir intensément dans la recherche de la supersymétrie.
En ce qui concerne le secteur de Higgs, de nombreux chercheurs espèrent trouver les cousins supersymétriques du Higgs et des bosons électrofaibles, appelés neutralinos et charginos, par l’intermédiaire de processus électrofaibles. ATLAS a présenté deux nouveaux articles résumant de multiples recherches en quête de ces particules. L’absence d’un signal significatif a été utilisée pour définir des limites d’exclusion pour les charginos et les neutralinos, soit 700 GeV – s’ils se désintègrent via des partenaires supersymétriques intermédiaires de leptons – et 420 GeV – quand ils se désintègrent seulement via des bosons du Modèle standard.
Par ailleurs, pour la première fois, une recherche du mode électrofaible le plus difficile à observer, produisant une paire de charginos qui se désintègrent en bosons W, a été entreprise par ATLAS. Ce mode ressemble à celui de la production de paires de W du Modèle standard, dont le taux mesuré actuellement paraît légèrement plus élevé que prévu.
Dans ce contexte, CMS a présenté de nouveaux résultats dans la recherche de la production d’une paire électrofaible de higgsinos via leur désintégration en un Higgs (à 125 GeV) et un gravitino de masse presque nulle. L’état final montre une signature caractéristique de jets de quatre quarks b, compatible avec une cinématique de double désintégration du Higgs. Un léger excès du nombre d’événements candidats signifie que l’expérience ne peut pas exclure un signal de higgsino. On établit des limites supérieures de l’intensité du signal d’environ deux fois la prédiction théorique pour des masses du higgsino comprises entre 350 et 450 GeV.
Dans plusieurs scénarios de supersymétrie, les charginos peuvent être métastables et ils pourraient potentiellement être détectés sous la forme de particules à durée de vie longue. CMS a présenté une recherche innovante de particules génériques chargées à durée de vie longue, effectuées en cartographiant l’efficacité de détection en fonction de la cinématique de la particule et de la perte d’énergie dans le trajectographe. Cette étude permet non seulement d’établir des limites strictes pour divers modèles supersymétriques qui prédisent une durée de vie du chargino (c*tau) supérieure à 50 cm mais elle fournit également un puissant outil à la communauté des théoriciens pour tester de manière indépendante les nouveaux modèles prédisant des particules chargées à durée de vie longue.
Afin d’être aussi général que possible dans la recherche de la supersymétrie, CMS a également présenté les résultats de nouvelles recherches, dans lesquelles un grand sous-ensemble des paramètres de la supersymétrie, tels que les masses du gluino et du squark, sont testés pour vérifier leur compatibilité statistique avec différentes mesures expérimentales. Cela a permis d’établir une carte des probabilités dans un espace à 19 dimensions. Cette carte montre notamment que les modèles prédisant des masses inférieures à 1,2 TeV pour le gluino et inférieures à 700 GeV pour le sbottom et le stop sont fortement défavorisés.
… mais pas de nouvelle physique
Malgré toute ces recherches minutieuses, ce qu’on a le plus entendu à Moriond, c’était: « pas d’excès observé » – « cohérent avec le Modèle standard ». Tous les espoirs reposent maintenant sur la prochaine exploitation du LHC, à 13 TeV. Si vous souhaitez en savoir davantage sur les perspectives ouvertes par la deuxième exploitation du LHC, consultez l’article suivant du Bulletin du CERN: “La vie est belle à 13 TeV“.
En plus des divers résultats des expériences du LHC qui ont été présentés, des nouvelles ont aussi été rapportées à Moriond par les expériences du Tevatron, de BICEP, de RHIC et d’autres expériences. Pour en savoir plus, consultez les sites internet de la conférence, Moriond EW et Moriond QCD.
