La semaine dernière, le boson de Higgs. L’expérience ATLAS du Grand collisionneur de hadrons en Suisse a démontré pour la première fois qu’un boson de Higgs se désintègre en une paire de particules tau. Il s’agit de l’un des résultats cruciaux qui ont suivi la découverte du boson de Higgs
Mais qu’est-ce qui rend ce résultat si important ?
Le 4 juillet 2012, deux expériences (ATLAS et CMS) au CERN ont annoncé la découverte d’une nouvelle particule boson.
Plus tard dans la même année, la nouvelle particule a été confirmée comme étant le boson de Higgs. Depuis lors, les scientifiques s’efforcent de déterminer les propriétés de cette particule.
La particule de Higgs est très instable. Une fois qu’elle est produite, elle se désintègre (ou se désintègre) immédiatement en d’autres particules légères et stables. Les scientifiques espéraient trouver à la fois la vitesse de sa désintégration et les particules dans lesquelles elle se désintègre.
La décomposition
Dans toute la nature, les bosons sont “grégaires” tandis que les fermions sont “solitaires”. Les bosons comprennent, entre autres, les photons, les gluons, les particules W et Z. Les fermions comprennent les leptons et les quarks. composé de bosons et de fermions. La différence entre les deux types de particules réside dans la façon dont elles tournent, et cela
Au moment de sa découverte, le boson de Higgs était considéré comme se désintégrant en une paire de bosons, c’est-à-dire en une paire de photons et une paire de particules W ou Z.
Le modèle standard de la physique des particules prévoit que le boson de Higgs peut se désintégrer en fermions en plus des bosons. Mais les taux de désintégration peuvent être différents.
Le travail des scientifiques consiste à confirmer ou à écarter la possibilité de la désintégration du boson de Higgs en fermions. Tout écart par rapport à la prédiction donnerait naissance à quelque chose de nouveau, jamais observé auparavant.
Les scientifiques cherchaient spécifiquement à savoir si le boson de Higgs s’était désintégré en particules tau, un type de fermion et le cousin lourd des électrons. La masse d’un tau est quelques milliers de fois supérieure à celle d’un électron.
Les résultats préliminaires de la collaboration ATLAS au CERN montrent clairement la preuve de cette désintégration. Les taux de désintégration sont conformes aux prédictions du modèle standard.
Futurs succès
La première phase du Grand collisionneur de hadrons s’est achevée au début de cette année et la deuxième phase commencera en 2015. Le collisionneur fonctionnera à des énergies plus élevées et produira plusieurs fois plus de collisions et donc plus de bosons de Higgs. Les données supplémentaires obtenues lors de ces passages permettront d’éclairer davantage ces premières découvertes.
Il sera important d’étudier d’autres désintégrations fermioniques possibles lors du redémarrage du collisionneur. Par exemple, les scientifiques chercheront à savoir si le boson de Higgs se désintègre en une paire de muons, un autre type de fermion plus léger que le tau mais plus lourd qu’un électron.
Outre les importantes études sur les bosons de Higgs, l’expérience ATLAS recherche des phénomènes nouveaux ou rares dans la nature. Il s’agit notamment de partenaires super-symétriques, de preuves de l’existence d’un candidat à la matière noire et de l’existence de dimensions supplémentaires de l’espace.