L'énigme de l'antimatière résolue avec le boson de Higgs ?

Imaginez un monde où matière et antimatière coexistent en quantités égales. Ce scénario aurait dû être notre réalité après le Big Bang, mais ce n'est pas le cas. La réponse à l'un des plus grands mystères de l'univers pourrait se cacher dans les interactions du boson de Higgs.


Après le Big Bang, matière et antimatière auraient dû être créées en quantités égales. Mais notre univers est principalement constitué de matière. Cette asymétrie pourrait s'expliquer par la violation de la symétrie charge-parité (CP), signifiant que certains processus impliquant des particules se comportent différemment de ceux impliquant leurs antiparticules.

Toutefois, les processus violant la symétrie CP observés jusqu'à présent sont insuffisants pour expliquer cette asymétrie. De nouvelles sources de violation de la symétrie CP pourraient se cacher dans les interactions du boson de Higgs. Dans le modèle standard de la physique des particules, les interactions du boson de Higgs avec d'autres particules conservent la symétrie CP. Si des chercheurs découvrent des signes de violation de la symétrie CP dans ces interactions, cela pourrait être un indice pour résoudre ce mystère.

La collaboration ATLAS a analysé l'ensemble des données de la seconde phase d'exploitation du LHC. Les chercheurs ont étudié la désintégration du boson de Higgs en deux bosons Z, qui se transforment chacun en une paire de leptons. Ils ont également étudié des interactions où deux bosons W ou Z se combinent pour produire un boson de Higgs, produisant en même temps un quark et un antiquark dans des "jets" de particules.

Ces interactions sont idéales pour tester la violation de la symétrie CP. Si la symétrie CP est conservée, les comportements des jets et des leptons détectés devraient être les mêmes lorsque les particules sont échangées avec leurs antiparticules et le sens des collisions inversé. Cependant, si la symétrie CP est violée, les particules et les antiparticules se comportent différemment.

Dans leur nouvelle analyse publiée sur le serveur de prépublication arXiv, les chercheurs montrent des résultats qui semblent compatibles avec les attentes du modèle standard, confirmant une fois de plus la théorie actuelle. Cependant, de petits signaux de violation de la symétrie CP restent compatibles avec les données. ATLAS collecte déjà de nouvelles données de collision à des énergies inédites qui permettront d'affiner ces mesures et d'approfondir la compréhension du boson de Higgs.

Références

Test of CP-invariance of the Higgs boson in vector-boson fusion production and its decay into four leptons
arXiv (2023) - DOI: 10.48550/arxiv.2304.09612.