Les physiciens des collaborations ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) et CMS (Compact-Muon-Solenoid) du CERN ont présenté leurs derniers résultats lors du Conférence 2020 sur la physique du grand collisionneur de hadrons..
Collision enregistrée par ATLAS. Crédit image : CERN.
Les détecteurs ATLAS et CMS du CERN ne peuvent jamais voir directement un boson de Higgs : particule éphémère, il se désintègre en particules plus légères presque immédiatement après avoir été produit dans des collisions proton-proton, et les particules plus légères laissent des signatures révélatrices dans les détecteurs.
Cependant, des signatures similaires peuvent être produites par d’autres processus du modèle standard. Les physiciens doivent donc d’abord identifier les pièces individuelles qui correspondent à cette signature, puis accumuler suffisamment de preuves statistiques pour confirmer que les collisions ont effectivement produit des bosons de Higgs.
Lorsqu’il a été découvert en 2012, le boson de Higgs a été observé principalement lors de transformations en paires de bosons Z et en paires de photons.
Ces canaux de désintégration ont des signatures relativement propres, ce qui les rend plus facilement détectables, et ils ont été observés au Grand collisionneur de hadrons du CERN.
On prévoit que d’autres transformations ne se produisent que très rarement, ou qu’elles ont une signature moins claire, et sont donc difficiles à repérer.
Les physiciens de la collaboration ATLAS ont présenté les derniers résultats de leurs recherches pour un de ces processus rares, dans lequel un boson de Higgs se transforme en un boson Z et un photon (γ).
Le Z ainsi produit, lui-même étant instable, se transforme en paires de leptons, soit des électrons ou des muons, laissant une signature de deux leptons et d’un photon dans le détecteur.
Étant donné la faible probabilité d’observer une transformation de Higgs en Zγ avec le volume de données analysé, ATLAS a pu exclure la possibilité que plus de 0,55% des bosons de Higgs produits dans le Grand collisionneur de hadrons se transforment en Zγ.
” Avec cette analyse, nous pouvons montrer que notre sensibilité expérimentale pour cette signature a maintenant atteint un niveau proche de la prédiction du modèle standard “, a déclaré le Dr Karl Jakobs, porte-parole de la collaboration ATLAS.
La meilleure valeur extraite pour le HZγ définie comme le rapport entre le rendement du signal observé et le rendement du signal prévu par le modèle standard, est de 2.0+1.0-0.9.
Collision enregistrée par le CMS. Crédit image : CERN.
Les physiciens de la Collaboration CMS ont présenté les résultats de la première recherche de transformations de Higgs impliquant également un boson Z mais accompagné d’un méson ρ (rho) ou φ (phi).
Le boson Z se transforme à nouveau en paires de leptons, tandis que la seconde particule se transforme en paires de pions (ππ) dans le cas du ρ et en paires de kaons (KK) dans le cas du φ.
“Ces transformations sont extrêmement rares et ne devraient pas être observées au Grand collisionneur de hadrons, à moins que de la physique au-delà du modèle standard ne soit impliquée “, a déclaré le Dr Roberto Carlin, porte-parole de la collaboration CMS.
Les nouvelles données ont permis aux chercheurs d’exclure que plus de 1,9 % environ des bosons de Higgs puissent se transformer en Zρ et plus de 0,6 % pourraient se transformer en Zφ.
Bien que ces limites soient bien supérieures aux prédictions du modèle standard, elles démontrent la capacité des détecteurs à faire des percées dans la recherche de la physique au-delà du modèle standard.
