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Nouveaux résultats, même incertitude

Durant la Conférence Européenne de Physique en juillet dernier, un intrigant petit excès d’évènements avaient créé l’émoi car il aurait pu s’agir de l’insaisissable boson de Higgs.  Hier, alors que s’ouvrait une autre conférence à Mumbai, en Inde, ces signes précurseurs semblaient vouloir s’estomper. Que s’est-il donc passé ?

Tous les phénomènes que nous étudions obéissent aux règles de la statistique et sont donc sujets à des fluctuations. Le signal peut augmenter, diminuer ou tout simplement disparaître. Il n’y a rien que l’on puisse faire à part analyser plus de données pour en avoir le cœur net. Eventuellement, soit le signal devient tout à fait évident si l’effet était réel, soit il disparaît si ce n’était dû qu’à une fluctuation statistique.

Heureusement, quand on double l’échantillon de données, la marge d’erreur associée à ces fluctuations se trouve divisée par la racine carrée de deux. C’est d’ailleurs la raison pour laquelle on cherche toujours à accumuler plus de données, réduisant ainsi la taille des fluctuations possibles.

Alors où en sommes nous aujourd’hui avec ce Higgs? Avec maintenant deux fois plus de données qu’en juillet, les deux expériences du LHC, ATLAS et CMS, voient toujours un excès mais un peu plus faible qu’auparavant. La possibilité d’avoir trouvé le boson de Higgs s’amenuise sans pour autant avoir complètement disparue.

Mais le plus important, c’est que déjà les deux expériences peuvent exclure un très grand intervalle de masses possible pour le Higgs. Et cela est crucial car on pourrait bien d’ici peu prouver que le Higgs n’existe pas.  Ce qui est garanti, au rythme auquel on accumule les données, c’est qu’on aura une réponse définitive d’ici un an tout au plus. Ou on le trouvera, ou on prouvera hors de tout doute qu’il n’existe pas. Et ce serait déjà un immense pas en avant.

En ce qui concerne le petit excès observé autour de 145 GeV, il est encore et toujours trop tôt pour se prononcer. La découverte du Higgs si elle advient se fera petit à petit, un peu comme un train apparaît à l’horizon. C’est comme si nous étions des voyageurs attendant impatiemment l’arrivée du train. Tout le monde scrute l’horizon espérant l’apercevoir. Certaines personnes pensent deviner sa présence au loin, mais comme il y a du brouillard en plus, il est impossible de se prononcer.

Le brouillard qui gène notre vue, c’est la somme de tous les autres types d’évènements qui peuvent ressembler au Higgs. Il est difficile de dire si ce qu’on voit est bien le train ou juste une illusion créée par le brouillard. Le plus simple est encore d’attendre que le train se rapproche.

Donc, cet excès, est-il dû à la présence d’un Higgs ayant cette masse ou est-ce seulement une fluctuation statistique? Trop tôt pour le dire. D’ici la fin de l’année, on espère encore doubler la quantité de données disponibles. Avec quatre fois plus de données qu’en juillet, ce sera comme si le train était deux fois plus près. Il sera donc beaucoup plus facile de juger.

De plus, lorsque CMS et ATLAS auront combiné leurs résultats, on gagnera encore un facteur de deux en données. Cette combinaison aura aussi l’avantage de prendre en compte les problèmes communs aux deux expériences, réduisant ainsi les fluctuations. Mais pour ça aussi il faudra encore patienter un peu car les moindres détails doivent être bien compris, ce qui prendra encore quelques semaines.

On aura alors une bien meilleure chance de juger si on a affaire au Higgs ou juste à une illusion.

Pauline Gagnon

Les zones d’exclusion obtenues par l’expérience CMS après seulement huit mois d’opération avec le LHC sont montrées en orange. La collaboration ATLAS obtient des résultats similaires. Les expériences du Tevatron à Fermilab près de Chicago auront mis vingt ans de dur labeur pour exclure les zones montrées en bleu. Et ce n’est que le début…

Pour être averti-e lors de la parution de nouveaux blogs, suivez-moi sur Twitter: @GagnonPauline

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