Physique des particules: nouveaux résultats sur le boson de Higgs
Publié par Michel le 05/08/2008 à 00:00
Source: CEA
Illustration: Fred Ullrich
Les physiciens des expériences CDF et DZero du Fermilab (Etats-Unis), dont un groupe du Service de physique des particules du CEA et du CNRS/IN2P3, ont fait un nouveau pas vers la mise en évidence du boson de Higgs. Cette particule est le chaînon manquant tant recherché du "modèle standard" (1), cadre théorique de la physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs...).

Les physiciens des expériences CDF et Dzero, expériences conduites sur le Tevatron, collisionneur (Un collisionneur est un type d'accélérateur de particules mettant en jeu des faisceaux dirigés de particules élémentaires.) de protons du Fermilab, viennent d'annoncer que l'analyse combinée de leurs données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) exclut que la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave). Ces...) du boson de Higgs (Le boson de Higgs est une particule élémentaire dont l'existence a été proposée en 1964 par Gerry Guralnik, C.R. Hagen, et Tom Kibble; Robert Brout et...) se situe autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) de 170 GeV/c2 (2), soit environ 170 fois la masse du proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.).

Ce résultat est particulièrement intéressant car, pour la première fois, il rétrécit le domaine où peut se trouver le boson (Les bosons représentent une classe de particules qui possèdent des propriétés de symétrie particulières lors de l'échange de...) de Higgs. En effet, les limites indirectes indiquées à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale)...) tendent à situer le boson de Higgs entre 115 et 190 GeV/c2 .

Par ailleurs, ce résultat constitue le premier résultat de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) direct sur cette particule et permet d'aller au-delà des résultats obtenus par le LEP, le grand collisionneur électron-positon du Cern (3).

Les analyses des expériences Dzero et CDF ont été présentées à la "Conférence internationale des hautes énergies" de Philadelphie (Philadelphie (en anglais Philadelphia) est une ville de l'État de Pennsylvanie, aux États-Unis. Quatrième agglomération du pays, Philadelphie comptait 1 463 281...) au cours du mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) d'août.

Le Tevatron et le LHC dans leur quête du boson de Higgs


Actuellement, le Tevatron est le plus puissant collisionneur de protons au monde (Le mot monde peut désigner :) et le seul instrument en service permettant de traquer le Higgs. Dzero et CDF sont les deux expériences du Tevatron auxquelles participe le Service de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) de particules (SPP) du CEA. Cette participation se fait tant au niveau scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.), que technique, le SPP ayant contribué à la réalisation de plusieurs instruments de l'expérience Dzero.

Enfin, à compter de l'automne (L'automne est l'une des quatre saisons des zones tempérées. Elle se place entre l'été et l'hiver.), les physiciens du SPP participeront aussi à d'autres expériences visant à détecter le boson de Higgs avec la mise en service du LHC, le Large Hadron Collider (Le LHC (Large Hadron Collider, « Grand Collisionneur Hadronique ») est le prochain grand accélérateur de particules qui sera mis en opération en 2007 au CERN à la frontière...). Ce collisionneur installé au Cern à Genève, dont la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) dépassera le Tevatron, permettra de déployer de nouveaux moyens expérimentaux pour peut-être enfin observer la clé de voute du "modèle standard" que représente le Higgs.

Les recherches du boson de Higgs au LHC et au Tevatron pourront se compléter si le boson de Higgs se trouve à basse masse, car les canaux d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) sont différents dans les deux machines.


Notes:

(1) Le "modèle standard", qui rassemble toutes les connaissances théoriques, expérimentalement confirmées, sur les constituants élémentaires de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) et sur leurs interactions, est élaboré dans les années 70. Ce "modèle" prédit l'existence du boson de Higgs qui interagit avec d'autres particules pour leur conférer une masse. Le mécanisme qui donne la masse aux particules est encore inconnu et la découverte du boson de Higgs serait un pas en avant fondamental pour élucider ce mystère.

(2) Exclusion avec une haute probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un sujet de grande importance donnant lieu à de...) de 95%

(3) Le Large Electron Positron (Le Large Electron Positron (LEP) est un accélérateur de particules de 27 km de circonférence, enfoui entre la France et la Suisse à 100 mètres sous...) collider (LEP), en service de 1989 à 2000, a été longtemps le plus grand accélérateur circulaire au Monde. Il a permis d'obtenir les premières confirmations expérimentales du modèle standard.


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