Quantum Diaries

La première conférence TEDxCERN, qui aura pour thème « Des dimensions multiples », se déroulera le 3 mai 2013, au Globe de la science et de l’innovation. Il sera possible de suivre une retransmission en direct sur le web depuis l’amphithéâtre principal du CERN et depuis le site de TEDxCERN (avec interprétation simultanée en français). Des instituts partenaires un peu partout dans le monde offriront des retransmissions en direct et des billets sont disponibles pour les personnes de la région de Genève désireuses de participer à partir du CERN.

La manifestation, qui dépassera le cadre de la physique des particules, est organisée avec le soutien de Rolex et servira de tribune à la science dans de nombreuses disciplines, en faisant découvrir des idées nouvelles et audacieuses dans des domaines précurseurs de la recherche et de l’innovation qui pourraient fondamentalement changer le cours des choses.

« TEDxCERN nous ouvrira les portes d’univers multiples où se côtoient diverses disciplines scientifiques faisant apparaitre l’omniprésence de la science dans nos existences », a déclaré Sergio Bertolucci, directeur de la recherche et de l’informatique scientifique au CERN. TEDxCERN, qui a pour objectif d’inciter les jeunes à faire partie de la nouvelle génération de scientifiques, pourra également être suivi sur le web dans tous les instituts qui collaborent avec le CERN à travers le monde. Des invités vedettes, notamment le prix Nobel George Smoot, seront présents.

Quatre courts films d’animation réalisés spécialement pour cette occasion seront  aussi au programme, dont un portant sur l’origine de l’Univers.

TED est un organisme à but non lucratif qui a pour mission de promouvoir « des idées qui méritent d’être diffusées ». Il y a de cela 26 ans, la première conférence TED avait lieu l’espace de quatre jours en Californie. Aujourd’hui, TED soutient les idées novatrices de diverses manières. Lors d’une conférence TED, il est demandé à des personnalités de premier plan, par leurs réflexions ou leurs réalisations, de donner, en 18 minutes au plus, la conférence de leur vie. Ces interventions sont ensuite diffusées gratuitement sur le site TED.com. Par exemple, la physicienne Pat Burchat (ma directrice de thèse) y a donné une superbe présentation sur la nature de la matière sombre.

TEDx est une série de conférences organisées localement de manière autonome, qui permettent à des individus de vivre ensemble une expérience de type TED. Les conférences TEDx associent des interventions vidéos (TEDTalks) et en direct suivies de discussions passionnantes au sein d’un petit groupe. Ces événements portent la marque TEDx, x signifiant « événement TED organisé de façon autonome ». Le programme d’une conférence TEDx doit respecter un cadre général, mais chaque conférence TEDx est organisée de façon autonome, moyennant le respect de certaines règles.

Pionniers ou jeunes scientifiques seront à l’honneur de TEDxCERN : Parmi les ceux et celles qui prendront la parole, Londa Schiebinger, historienne, nous parlera innovations et genre ; Chris Lintott nous expliquera comment découvrir une planète depuis son canapé ; Hiranya Peiris, lauréate du prix 2012 Fowler de la Royal Astronomical Society, s’exprimera sur l’Univers primordial ; Marc Abrahams, maître de cérémonie des Ig Nobel Awards et rédacteur de Annals of Improbable Research, nous dira pourquoi toute recherche – la bonne, et parfois la mauvaise – est improbable ; Eliezer Rabinovici et Zehra Sayers évoqueront SESAME, un projet de recherche au Moyen-Orient réunissant des scientifiques égyptiens, israéliens, jordaniens, palestiniens, turcs, pakistanais et iraniens ; Brittany Wenger, scientifique en herbe de 18 ans et lauréate du prix Google Science Fair 2012, parlera recherche et inspiration ; Becky Parker, lauréate de la première médaille Patrick Moore de la Royal Astronomical Society, nous expliquera pourquoi on n’est jamais trop jeune pour être chercheur ; Gian Giudice, physicien théoricien, nous expliquera ce que les analyses réalisées actuellement sur le Higgs pourraient signifier pour l’avenir de l’Univers : et Alison Lester, physicienne, parlera de la traque de particules avec le détecteur ATLAS.

Le programme complet ainsi que les biographies des orateurs peuvent être consultés sur le site de TEDxCERN.

L’équipe organisatrice espère que ces interventions inspireront, encourageront et célèbreront la pensée scientifique, et, surtout, feront passer le message que la science nous concerne tous.

Pauline Gagnon

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(Basé sur le communiqué de presse du CERN)

Le 27 mars, trois jeunes femmes du CERN ont participé par vidéoconférence au « Forum des Jeunes » du Conseil Economique et Social (ECOSOC) des Nations Unies. Elles y ont présenté une série de recommandations pour améliorer la situation des femmes en sciences. Durant ce forum, des jeunes gens avaient été invité-e-s à contribuer leurs idées pour améliorer le monde, rien de moins!

ECOSOC sollicite les contributions des jeunes jusqu’au 1^er juillet, date prévue d’une rencontre des gouvernements mondiaux à Genève pour discuter de sciences, de la technologie, de l’innovation et de la culture. Une déclaration commune sera alors adoptée pour prendre action dans ces domaines.

Au début de la rencontre, le Secrétaire-Général M. Ban Ki-moon a demandé aux participant-e-s si les Nations Unies en faisaient suffisamment pour les jeunes. Un « non » retentissant lui répondit. Par contre, la réponse fut à l’opposé lorsqu’il s’enquit si l’ONU pouvait en faire davantage.

Cette rencontre avec ECOSOC a permis au CERN pour une première fois de collaborer directement avec une organisation de l’ONU depuis l’obtention du statut d’observateur à l’assemblée générale de l’ONU en décembre dernier.

Ces trois étudiantes parlaient durant la session « Femmes en Sciences » au nom d’un groupe de jeunes femmes scientifiques travaillant au CERN qui s’étaient réunies pour élaborer une série de recommandations visant à améliorer la situation des femmes en sciences.

Kate Pachal, une jeune Canadienne étudiant à l’université d’Oxford a résumé en trois points ce qui pourrait être fait pour attirer davantage de jeunes femmes en sciences :

• Combattre les stéréotypes à tous les niveaux : Accroitre la représentation des femmes dans les manuels scolaires et inclure plus de femmes dans l’énoncé des problèmes. Utiliser un langage non-sexiste en référence aux scientifiques. Augmenter la visibilité des femmes scientifiques dans la culture en général en donnant plus de place aux femmes dans les médias.

• Aider les jeunes à se bâtir une forte identité de scientifique:s Les étudiant-e-s qui ne se sentent pas compétent-e-s en sciences ne choisiront forcément pas une carrière scientifique. Les encouragements des professeur-e-s, de la famille et des ami-e-s sont donc essentiels pour que les jeunes filles croient en leur propre compétence. En classe, discuter de l’actualité scientifique, encourager les jeunes à poser des questions ou offrir la possibilité de superviser d’autres élèves sont autant d’activités qui peuvent renforcir ce sentiment de compétence. Les discussions sur la sous-représentation des femmes en sciences aident aussi les jeunes filles à comprendre que le problème ne vient pas d’elles mais bien de l’extérieur, qu’il est d’origine sociale.

• Fournir des modèles féminins et des mentors aux jeunes femmes. Le faire à tous les niveaux. Organiser des foires aux carrières pour renforcir l’estime de soi des jeunes filles et créer des occasions de discussion avec d’autres jeunes filles confrontées aux mêmes questions.

Sarah seif el Nasr, une doctorante du CERN d’origine égypto-canadienne a suggéré quelques pistes pour renforcer l’embauche de femmes en physique et en sciences en général:

• Instituer un processus d’embauche anonyme. Le genre de l’appliquant-e devrait être masqué durant le processus de sélection jusqu’à l’entretien final afin d’éviter toute rejection biaisée. Une étude a en effet démontré qu’hommes et femmes font tous les deux preuve de discrimination à l’embauche basée sur le genre. Par contre, le nombre de femmes musiciennes de cinq grands orchestres a triplé lorsque les postulant-e-s passaient l’audition derrière un rideau.

• Mettre en place des congés parentaux équitables. Les hommes comme les femmes devraient bénéficier de congés parentaux identiques et les hommes devraient être fortement encourager à les prendre. Les jeunes femmes en âge de procréer seraient ainsi moins exposées au risque de discrimination à l’embauche si les jeunes pères étaient tout aussi susceptibles de s’absenter pour congé parental.  Des positions partagées permettraient aussi aux jeunes parents des deux genres de partager les responsabilités familiales.

• Aider les conjoint-e-s à obtenir une position. Les institutions devraient prendre en compte les conjoint-e-s dans le processus d’embauche. La moitié des physiciennes ont des conjoint-e-s de niveau d’éducation semblable contrairement à seulement 20% des physiciens. Les institutions devraient tenir compte des conjoint-e-s avant d’engager le processus de sélection, ce qui permettrait aux femmes de trouver un emploi sans menacer leur vie de couple.

Finalement, Barbara Millan Mejias, une étudiante vénézuélienne de l’université de Zurich a suggéré quelques façons pour retenir davantage de femmes en sciences :

• Assigner des « mentors »  aux jeunes femmes débutant leur carrière. Les mentors devraient être différent-e-s des superviseur-e-s  et être soutenu-e-s par l’institution. Ces mentors s’assureraient que les jeunes femmes progressent adéquatement, qu’elles reçoivent le soutien financier et matériel dont elles ont besoin, qu’elles participent à des conférences et ont l’occasion de présenter leurs résultats. Les mentors devraient pouvoir aviser les jeunes scientifiques tant au niveau professionnel qu’académique.

• Organiser des discussions sur les questions de genre durant les grandes conférences scientifiques. Les hommes manquent souvent d’information sur les difficultés particulières auxquelles les femmes sont confrontées en science et ont peu l’occasion d’en discuter même lorsqu’ils sont ouverts à ces questions. Les hommes sont parfois inconsciemment discriminatoires envers les femmes, ce qui pourrait être éviter avec un minimum d’éducation.

• Organiser des conférences spécifiquement pour les femmes où les jeunes femmes pourraient prendre conscience des contributions importantes faites par les femmes et s’en trouver renforcées. Ceci donnerait aussi l’occasion aux femmes de rencontrer leurs semblables, de trouver du soutien au besoin et de discuter ensemble des difficultés auxquelles elles sont confrontées.

• Mise en place de congés parentaux équitables. Ce point est essentiel non seulement à l’embauche mais aussi pour retenir plus de jeunes femmes en sciences.

Toutes ces propositions pourraient être mise en place non seulement au CERN et autres grands centres de recherches, mais aussi dans les universités. Espérons que la voix de ces jeunes femmes sera entendue.

Pauline Gagnon

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Dans un geste sans précédent dans l’histoire de la physique des particules, le directeur de la recherche, Sergio Bertolucci, a annoncé ce matin que le CERN posera un geste inusité : faire don de particules fondamentales.

« Étant donné l’immense intérêt généré au cours des dernières années par la recherche du boson de Higgs, nous nous sentions obligés d’en donner quelques uns en retour en signe d’appréciation » a déclaré le Dr Bertolucci. « Au CERN on croit aux bénéfices de partager nos résultats scientifiques avec le grand public. Il est temps de dire merci pour l’incroyable enthousiasme avec lequel l’annonce de sa découverte fut accueillie ». La nouvelle particule avait été présentée lors d’un séminaire spécial le 4 juillet dernier.

Les expériences ATLAS et CMS ont généreusement accepté de faire don de quelques uns de leurs précieux bosons de Higgs. Des particules comme le boson de Higgs sont créées à partir de l’énergie dégagée lors de collisions de protons contre protons lancés à près de la vitesse de la lumière dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC). Cependant, les bosons de Higgs sont extrêmement rares : us seul est produit à toutes les millions de millions de collisions.

« Nous espérons que les heureuses personnes qui recevront un boson de Higgs en prendront bien soin » a ajouté le Dr Bertolucci.

Chaque boson sera expédié avec des instructions complètes sur comment en prendre soin. Pour prendre part à ce concours unique, envoyez un e-mail à Higgs.lottery@cern.ch. Un boson de Higgs sera envoyé à dix personnes tirées au sort parmi toutes celles ayant répondu dans les 24 heures suivant la parution de cet article.

Pauline Gagnon

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Contrairement  à la plupart des compagnies et organisations, le CERN et ses expériences fonctionnent sur une base complètement différente. Toutes les expériences opèrent sur un mode collaboratif où chacune et chacun a le loisir de définir son rôle. Il n’y a pas de structure rigide pour imposer les directives de haut en bas. Chaque groupe et chaque individu doit trouver comment contribuer, en balançant les besoins de l’expérience et ses propres intérêts et son expertise. Un tel modèle coopératif  laisse beaucoup de place aux initiatives, à la créativité et à l’innovation.

Innover, c’est bien notre domaine, bien qu’on ne sache jamais à l’avance ce qui pourra éventuellement se montrer utile. Les retombées ne sont souvent qu’un à côté de la recherche scientifique. Prenons par exemple la toile (le Web) : celle-ci a été développée au CERN suite au besoin qu’avait les chercheur-e-s d’échanger de l’information tout en travaillant sur des continents différents. Le processus scientifique nous pousse constamment à repousser les limites du possible.

S’il est impossible de prédire ce qui pourra trouver une application, en revanche il est facile de parier sur la recherche scientifique. La science est source d’innovation. Et le monde des affaires prend note.

Bien que la plupart des physicien-ne-s travaillant sur ces larges collaborations l’ignorent, nos modèles collaboratifs attirent maintenant beaucoup d’attention de la part de chercheur-e-s en gestion. Si bien que le Strategic Management Society, une organisation à but non lucratif pour universitaires et chercheur-e-s en gestion, a tenu un meeting au CERN pour leur permettre d’observer tout ça de plus près. Ils et elles voulaient voir comment nous opérons sous cette étrange, et en apparence utopique, forme de gestion.

Etant donné la complexité des tâches que nous avons à accomplir, la collaboration est probablement la seule forme de gestion possible. Pas un seul individu ou groupe d’individus n’aurait pu concevoir, encore moins bâtir les détecteurs opérant au Grand collisionneur de hadrons (LHC). Cela a requis la créativité non muselée de milliers de personnes pour y parvenir.

Habituellement dans les études statistiques, les compagnies recueillent des données et cherchent les tendances principales, négligeant souvent les points se situant à l’écart, loin de la moyenne. Cette attitude peut conduire à ignorer les comportements inhabituels. On manque du coup des possibilités intéressantes venant de ceux et celles qui s’éloignent de la meute. Et c’est ce qui a capté l’attention des membres de la Strategic Management Society qui sont justement à la recherche d’idées nouvelles hors des sentiers battus.

La rencontre a attiré quelques 300 chercheur-e-s au CERN le 21 mars pour un événement tenu à guichets fermés.  Tous ont pu visiter le détecteur ATLAS cent mètres sous terre.

J’ai demandé à quelques participant-e-s ce qui les avait attiré au CERN. « L’innovation » me lance sans hésiter le premier, m’expliquant que le monde des affaires excelle à répéter et reproduire des schémas connus mais peine souvent à innover. Plusieurs le secondent pendant qu’un autre mentionne l’attrait du transfert des connaissances. Tous et toutes avouaient avoir aussi été attiré-e par la possibilité de visiter le CERN après tout le battage médiatique des derniers temps.

En tant qu’une des nombreux guides pour la journée, ce fut un plaisir d’accueillir des visiteurs aussi intéressés avant que le groupe ne reparte pour deux autres journées de conférence dans un contexte un peu plus habituel à l‘International Institute for Management Development, (IMD) de Lausanne.

Pauline Gagnon

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Et voilà, fini les euphémismes sur le nouveau boson découvert l’an dernier. Les collaborations CMS et ATLAS, les deux grandes expériences opérant au Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, ont maintenant accumulé suffisamment  d’évidence pour qu’on parle désormais d’un boson de Higgs. Remarquez qu’on dira bien « un » boson et non pas « le » boson de Higgs puisqu’il faudra encore plus de données pour déterminer de quel type de boson de Higgs il s’agit. Mais toutes les vérifications faites jusqu’à maintenant indiquent fortement qu’on a bien affaire à un type de boson de Higgs.

Le Modèle Standard ne prévoit qu’un seul boson de Higgs et jusqu’à maintenant, notre boson est tout à fait compatible avec ce boson. Mais il pourrait aussi s’agir d’un des cinq types de bosons de Higgs postulés par la supersymétrie. Cette théorie encore hypothétique engloberait le modèle standard tout en allant plus loin afin de pouvoir expliquer non seulement toute la matière qu’on connaît, mais aussi fournir des réponses sur la mystérieuse matière noire.

ATLAS et CMS ont vérifié non seulement la masse mais aussi les couplages du nouveau boson. Pour tous les cas auxquels les expériences sont sensibles, les mesures sont compatibles avec le modèle standard. Mais la vérité pourrait se cacher dans les détails. Prenons par exemple la force du signal, une quantité qui mesure combien d’évènements venant du boson de Higgs on trouve dans les différents canaux de désintégration comparés aux prédictions du modèle standard. Un boson de Higgs du modèle standard aurait une force de signal égale à un dans tous les canaux. Mais s’il existe des particules encore non découvertes, elles offriraient d’autres alternatives de désintégration au boson, augmentant la force de signal. Ou encore s’il existe plusieurs types de bosons de Higgs, on verrait alors une force du signal réduite dans certains canaux de désintégration.

Parmi les nouveaux résultats présentés à la conférence de Moriond QCD la semaine dernière, CMS a montré une mise à jour de ses résultats sur les désintégrations du Higgs en deux photons basés sur l’ensemble des données recueillies, tandis qu’ATLAS a fait de même pour les désintégrations en une paire de bosons W. CMS a en fait montré le résultat principal ainsi qu’une contre-vérification venant d’une méthode d’analyse différente. Ils obtiennent 0.78±0.27 pour l’analyse principale et 1.11±0.31 pour la vérification. ATLAS mesure une de force de signal de 1.0±0.3 pour le canal WW et 1.30±0.21 pour tous les canaux combinés. Tous ces résultats sont compatibles avec une valeur de un tel que prédit par le modèle standard à l’intérieur des marges d’erreurs expérimentales.

Les derniers résultats présentés à la conférence de Moriond constituent un pas important dans l’étude du boson de Higgs mais servent aussi de rappel : il reste encore bien du travail à accomplir. Il semble bien qu’on ait un boson de Higgs, reste à savoir maintenant à quel type on a affaire.

Pauline Gagnon

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Après avoir entendu une multitude de résultats cette semaine aux Rencontres de Moriond, nous avons eu droit ce matin à une vision d’ensemble de la situation. Roman Kogler, représentant le groupe Gfitter, un regroupement de théoriciens et d’expérimentalistes, a montré comment le Modèle Standard donne une image cohérente de la physique des particules telle qu’on la comprend aujourd’hui.

Les équations du Modèle Standard contiennent plusieurs paramètres qui sont fortement corrélés. L’équipe de Gfitter a donc compilé les évaluations théoriques les plus précises qui existent et injecté dans ces équations les divers paramètres mesurés expérimentalement. Il s’agit de quantités comme la masse de diverses particules (quark top, bosons W et Z) ainsi que plusieurs « couplages » (des paramètres reliés à la fréquence de désintégration de certaines particules en d’autres plus légères).

Cette méthode porte le nom d’ « ajustement électrofaible » puisqu’elle consiste à faire un ajustement global de tous les paramètres de la théorie électrofaible. Cette technique avait permis de prédire la masse du quark top avant même sa découverte à Fermilab en 1995 comme le montre le graphe ci-dessous.

Les prédictions de la valeur de la masse du quark top venant d’un ajustement à l’ensemble des paramètres de la théorie électrofaible. La bande en bleu représente les prédictions de l’ajustement tandis que les points en noir donnent les valeurs mesurées par les expériences du Tevatron de Fermilab.

Au fur et à mesure que la précision des paramètres injectés s’améliorait au fil des années, la valeur prédite devenait elle aussi de plus en plus précise pour éventuellement pratiquement coïncider avec la mesure expérimentale.

Durant les dernières années, la quantité la plus souvent prédite par cet ajustement électrofaible était la masse du boson de Higgs, orientant ainsi les recherches. Mais aujourd’hui, on dispose de cette valeur, si on suppose bien sûr que le nouveau boson est bel et bien un boson de Higgs.

On peut donc faire deux choses : continuer à prédire la masse du boson de Higgs en n’utilisant que les autres paramètres, ou encore utiliser la masse du nouveau boson comme paramètre dans l’ajustement. On peut voir alors si tous ces paramètres sont consistants entre eux et donc, si le modèle théorique tient la route.

Le graphe ci-dessous donne les résultats obtenus dans les deux cas. Le point où les courbes touchent l’axe horizontal détermine la valeur la plus probable prédite par l’ajustement pour la masse du boson de Higgs. L’évasement de la courbe donne l’incertitude sur la prédiction.

La courbe en gris est obtenue en n’utilisant que les contraintes imposées par tous les autres paramètres sans injecter la masse du boson de Higgs dans l’ajustement. La réponse est alors 94 GeV avec une marge d’erreur de plus 25 et moins 22 GeV. Cette valeur est en accord avec la valeur de la masse du nouveau boson (environ 125.7 ± 0.6 GeV) à 1.3 sigma, i.e. la distance entre la valeur mesurée et la valeur estimée est 1.3 fois l’incertitude donnée par l’ajustement. On arrive donc à prédire la masse du boson de Higgs.

L’écart entre les deux valeurs vient surtout de deux paramètres : la masse du boson W et un paramètre appelé « l ‘asymétrie gauche-droite » mesurée lorsqu’un boson Z se désintègre en quark b.

La deuxième courbe en bleu montre la valeur prédite pour la masse du boson de Higgs si on injecte cette valeur dans l’ajustement. Il s’agit ici de tester si cette masse causera des tiraillements internes avec tous les autres paramètres du modèle. Puisque la masse prédite tombe pile sur la valeur mesurée, on en déduit que tout se tient.  Cette prédiction s’accompagne d’une toute petite marge d’erreur déterminée par l’étroitesse de la courbe.

Donc tout baigne dans l’huile pour le Modèle Standard. En fait, il y aurait seulement 7% de chances d’obtenir une valeur moins favorable.

En réduisant davantage l’incertitude sur les paramètres utilisés dans l’ajustement, on réduira encore plus la marge de manœuvre et il sera éventuellement possible de voir si le Modèle Standard commence à montrer des signes de tensions internes. Peut-être qu’un jour un tel ajustement réussira à révéler les faiblesses du modèle.

Pauline Gagnon

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Après six heures de présentations dédiées à la quête du boson de Higgs, voici un résumé des nouveaux résultats présentés aujourd’hui à la conférence de Moriond. Les expériences CMS et ATLAS ont montré leurs plus récentes mises à jour, révélant que peu importe l’angle utilisé, le nouveau boson découvert l’été dernier au CERN continue à être parfaitement compatible avec un boson de Higgs. D’autres résultats seront dévoilés la semaine prochaine dès que toutes les vérifications auront été complétées.

Les chercheur-e-s étudient maintenant non seulement comment le nouveau boson se désintègre mais aussi les différentes façons de le produire. Tout cela permettra de déterminer éventuellement si la nouvelle particule est bien un boson de Higgs, et si oui, est-ce celui prescrit par le mécanisme de Brout-Englert-Higgs ou une autre version associée à la supersymétrie, ou même pas un boson de Higgs du tout. Pour répondre à cette question, les deux équipes tentent d’établir ses propriétés telles que la force du signal observé dans les différents canaux de désintégration, les modes de production, sa masse ainsi que son spin et sa parité.

Seuls deux canaux de désintégration permettent une évaluation précise de sa masse, soit les désintégration en deux photons ou quatre leptons, tandis que pour tous les canaux, on peut déterminer la force du signal – combien d’évènements sont produits par rapport aux prédictions théoriques – et son spin et parité.

Un signal clair et sans ambiguités obtenu par la collaboration CMS dans la recherche de bosons de Higgs se désintégrant en deux bosons Z, chacun donnant deux leptons. C’est le canal dit des quatres leptons. Les points en noir représentent les données tandis que la courbe en rouge indique où on le modèle théorique prédit trouver un signal venant d’un boson de Higgs.

On avait déjà vérifié que ce boson se désintégrait en d’autres bosons (paires de bosons W, Z ou photons) et mais pas en fermions (les particules de matière comme les quarks et les leptons). La collaboration CMS a établit ce fait ce matin en montrant qu’en analysant toutes les données en main, ils observent maintenant des désintégrations de bosons en deux taus, ce qui est tout nouveau. Il reste donc à démontrer que ce boson peut aussi se désintégrer en deux quarks b, ce qui pourrait demander plus de données car le bruit de fond est très fort. Mais de l’autre côté de l’Atlantique, les expériences du Tevatron ont annoncé aujourd’hui avoir déceler un signal pour ce canal  trois fois plus fort que les variations statistiques.

Autre nouveauté : ATLAS a montré que tout au plus 68% du temps ce boson pourrait se désintégrer en particules invisibles, comme par exemple des particules de matière noire. Cette possibilité est interdite dans le Modèle Standard, donc pas d’anomalie de ce côté.

Les dernières mesures de la force du signal et de la masse sont compilées dans le tableau ci-dessous, avec en caractères gras les plus récentes valeurs, ainsi que les autres mesures dévoilées en décembre.

CMS observe un nombre d’évènements légèrement inférieur aux valeurs prédites par la théorie dans le canal des quatre leptons et deux bosons W alors qu’ATLAS voie un léger excédent dans le canal à quatre leptons et celui à deux photons. Il est encore quasi impossible d’en tirer des conclusions tant les marges d’incertitude sont fortes mais tous les canaux sont encore compatibles avec les prédictions du Modèle Standard, la plus grande déviation pour ATLAS n’étant que de 2.3sigma.

La force du signal pour différents canaux de désintégration mesurée par CMS (gauche) et ATLAS (droite). Toutes les valeurs mesurées sont compatibles avec une valeur de 1.0, tel que prédit par le Modèle Standard.

Il faudra tout particulièrement surveiller ce que CMS mesurera dans le canal à deux photons lors de leur prochaine mise à jour. Si une déviation se confirme, cela ne manquera pas d’attirer l’attention de bien des théoricien-nes car les conséquences pourraient être énorme. Une déviation par rapport aux prédictions théoriques pourrait indiquer une faille dans le modèle et montrer la voie vers la vraie solution.

C’est un fait bien connu que le Modèle Standard a ses limites car il ne peut expliquer entre autres choses la nature de la matière noire. Il faut donc trouver quelle est la théorie plus globale décrivant mieux le monde des particules fondamentales. Dure tâche que de remplacer un modèle qui réussit à faire des prédictions étonnantes, justes souvent jusqu’à la dixième décimale.

De nouvelles mesures de masse ont aussi été présentées aujourd’hui. Et bonnes nouvelles, la situation s’améliore. En décembre, avec seulement le tiers des données de 2012 analysées (21fb^-1), ATLAS obtenait deux valeurs différentes pour la masse selon le canal de désintégration utilisé. Malgré toutes les vérifications effectuées, aucune erreur expérimentale significative n’avait été trouvée. Cette différence est donc imputée à une variation statistique. L’écart a maintenant rétréci, bien que les marges d’erreurs aussi. Malgré tout, l’hypothèse d’une fluctuation demeure la plus plausible.

Finalement, de nouvelles mesures de spin ont été montrées aujourd’hui, dont le canal à quatre leptons pour CMS. Toutes les mesures sont plus compatibles avec une valeur de spin et parité de 0⁺ tel que postulé pour un boson de Higgs. Ceci contribue à renforcir l’hypothèse que le nouveau boson est bien un type de boson de Higgs.

Les vérifications faites par CMS pour voir si la valeur de spin et parité du nouveau boson est plus compatible avec une valeur de 0+ (courbes en jaune) tel que prescrit par le Modèle Standard ou avec d’autres hypothèses (courbes en bleu). La flèche en rouge indique la valeur obtenue pour le nouveau boson. La compatibilité se mesure par la quantité de la courbe se trouvant à droite de la flèche. Dans tous les cas, il y a plus de courbe jaune restant que de bleu, indiquant que le nouveau boosn est plus compatible avec une valeur de 0+ que toute autre valeur de spin-parité.

En attendant d’autres résultats la semaine prochaine, vous pouvez vous amuser en regardant  cette animation (ou une autre) montrant comment le nouveau boson est apparu dans les données d’ATLAS au cours de la dernière année. Entre temps, au fur et à mesure qu’un peu plus d’information devient disponible, l’identité du nouveau boson se révèle peu à peu.

Pauline Gagnon

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Lundi matin, aux Rencontres de Moriond , la présentation la plus attendue dans la session sur la matière noire ne contenait malheureusement aucun résultat. On espérait que la collaboration AMS révèle ses premières mesures mais Bruna Bertucci n’a pu que présenter ses excuses puisque ces résultats n’avaient pu être approuvés à temps pour la conférence.

AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) est un détecteur de particules installé à bord de la Station Spatiale Internationale, d’où il accumule des données depuis mai 2011. La communauté scientifique attend maintenant avec impatience ses résultats qui pourraient jeter un peu de lumière sur la nature de 24% du contenu de l’univers dont on ignore tout, et révéler quelles sont les mystérieuses particules qui forment la matière noire.

AMS étudie le flux de positons dans l’espace comparé à celui des électrons. Les positons sont l’antimatière des électrons. Tout cet intérêt provient du fait qu’un autre groupe, la collaboration PAMELA a observé un flux de positons plus élevé que prévu par rapport au flux d’électrons à haute énergie. Comme nous vivons dans un monde composé de matière, il est relativement aisé d’imaginer diverses sources d’électrons. Mais d’où vient cette antimatière ? Une possible hypothèse serait que des particules de matière noire s’annihilent dans l’espace en créant des paires d’électrons et de positons, fournissant ainsi une source de positons.

Le flux de positon par rapport à celui des électrons tel que mesuré par différents groupes. L’expérience AMS devrait pouvoir clarifier la situation à haute énergie, là où le flux semble augmenter.

Un autre groupe, qui opère une expérience semblable à bord d’un satellite, la collaboration FERMI-LAT, a confirmé en partie cette observation mais seul AMS à la capacité de vraiment apporter une réponse définitive. Il faudra cependant encore un peu de patience avant de voir leurs résultats.

Entre temps, comme l’a expliqué Gabrijela Zaharijas, la collaboration FERMI a une autre tâche sur les bras depuis qu’un théoricien, Christoph Weniger, analysant des données recueillies par FERMI, a détecté un signal sous forme de d’une raie spectrale étroite à 130 GeV – des rayons gamma ayant une énergie bien spécifique – et émanant du centre de la galaxie. Son approche consistait à identifier les zones où la matière noire était la plus concentrée et où il y avait le moins de bruit de fond, i.e. peu d’autres sources connues de rayons gamma. Il a identifié cinq zones répondant à ces critères et pour trois d’entre elles, trouvé plus d’évènements que ce qu’il attendait du bruit de fond. Et ce signal était très fort, dépassant par quatre fois les fluctuations statistiques possibles du bruit de fond (4.4 sigma) et créant grand bruit.

La ligne spectrale trouvée par Christoph Weniger à 130 GeV sous la forme d’un excès d’évènements par rapport au bruit de fond représenté par la courbe en vert.

Depuis, la collaboration FERMI a amélioré sa calibration et la modélisation de la dispersion du bruit de fond, ce qui aurait dû renforcir le signal. Mais il n’en fut rien : au contraire, le signal a plutôt diminué, ce qui les fait douter qu’il s’agisse d’un véritable effet. En fait, cette hypothèse est soutenue par l’analyse des rayons gammas provenant d’une source bien connue de bruit de fond – les rayons gamma produits dans la couche atmosphérique de la Terre sous l’impact de rayons cosmiques. Un signal similaire mais moins fort est apparu à 130 GeV, confirmant la piste d’un effet venant des instruments de mesure sans toutefois tout expliquer. Le tout est donc sérieusement à l’étude.

On devrait en avoir le cœur net d’ici peu sur ce signal puisque le nouveau télescope HESS-2 de Namibie commencera à observer le centre galactique dès ce mois-ci. Avec seulement 50 heures en opération dans de bonnes conditions, le groupe aura suffisamment de données pour confirmer ou réfuter ce signal à 130 GeV.

Aurons-nous bientôt quelques réponses sur la nature de la matière noire ? Cela vaut bien la peine de patienter un peu pour connaître la suite.

Pauline Gagnon

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