Le CERN observe un étrange comportement de désintégration du boson de Higgs

Les preuves découvertes au CERN d’une forme rare de désintégration du boson de Higgs pourraient être exactement ce dont les scientifiques ont besoin pour prouver l’existence de particules au-delà de celles prédites par le modèle standard de la physique des particules – du moins indirectement.

S’exprimant lors de la conférence de physique du grand collisionneur de hadrons la semaine dernière, des chercheurs travaillant sur une paire d’expériences du CERN – ATLAS et CMS – ont déclaré que leurs ensembles de données combinés offraient la première preuve d’un boson de Higgs se désintégrant en un boson Z (un porteur électriquement neutre de la force faible ) et un photon.

Les bosons de Higgs se désintègrent de diverses manières. Ils peuvent se diviser en quatre électrons, par exemple, ou une paire du cousin plus lourd de l’électron, les muons. Il est également possible qu’un boson de Higgs se désintègre en deux photons, mais c’est là que les choses commencent à devenir délicates et étranges : un boson de Higgs ne se désintègre pas directement en deux photons.

Au lieu de passer directement du Higgs aux photons, “les désintégrations passent par une” boucle “intermédiaire de particules” virtuelles “qui apparaissent et disparaissent et ne peuvent pas être directement détectées. Ces particules virtuelles pourraient inclure de nouvelles particules encore inconnues qui interagissent. avec le boson de Higgs”, a déclaré le CERN.

Comme pour la désintégration en deux photons, un boson de Higgs qui se désintègre en un boson Z et un photon passe par les mêmes boucles de particules virtuelles et potentiellement non découvertes. Ce n’est pas tout non plus : les découvertes d’ATLAS/CMS suggèrent également que le modèle standard de la physique des particules, que le boson de Higgs aurait dû compléter, pointe en fait vers des théories qui étendent le modèle standard.

Selon ledit modèle standard et le CERN, environ 0,15 % des bosons de Higgs devraient se désintégrer en un boson Z et un photon, mais les données indiquent que cela se produit en fait dans environ 6,6 % des désintégrations captées par le Large Hadron Collider. Dans les modèles théoriques qui étendent le modèle standard pour inclure d’autres particules, le taux de désintégration boson/photon Z de Higgs varie par rapport aux 0,15 % prédits par le modèle standard standard. En d’autres termes, quelque chose d’intéressant et potentiellement inconnu se passe.

“Grâce à une combinaison méticuleuse des résultats individuels d’ATLAS et de CMS, nous avons fait un pas en avant vers la résolution d’une autre énigme du boson de Higgs”, a déclaré la coordinatrice physique d’ATLAS, Pamela Ferrari.

Bien sûr, il y a aussi la certitude de cette découverte à évaluer, et ce n’est pas aussi sûr que la découverte du boson de Higgs lui-même par les scientifiques du CERN en 2012. Alors que la preuve du boson de Higgs a reçu une signification statistique de 5-Sigma (environ équivalent à une chance sur 3,5 millions que sa découverte soit une erreur), la découverte de la désintégration du boson Z/photon n’évalue que 3,4-Sigma – encore une chance assez faible d’être une observation erronée, mais plus grande que la découverte du boson de Higgs lui-même .

En d’autres termes, la science continue avec l’espoir que davantage d’observations de Higgs aideront à clarifier les choses. « Cette étude est un test puissant du modèle standard. Avec la troisième exploitation en cours du LHC et le futur LHC à haute luminosité, nous serons en mesure d’améliorer la précision de ce test et de sonder des désintégrations de Higgs de plus en plus rares », a déclaré CMS Physique. coordinatrice Florencia Canelli. ®