Depuis sa découverte en 2012, le boson de Higgs est examiné sous toutes les coutures dans le but de faire la lumière sur la structure fondamentale de l’univers. En effet, les mesures précises des propriétés de cette particule spéciale font partie des outils les plus puissants dont disposent les physiciens pour tester le modèle standard, qui décrit le monde des particules et leurs interactions. Plus récemment, une équipe a mesuré sa masse avec plus de précision que jamais.
Qu’est-ce que le boson de Higgs ?
Imaginez que l’ensemble de l’univers soit baigné d’un champ de particules infiniment petites. Toutes les autres particules, comme les électrons et les quarks, qui se déplacent à l’intérieur de ce champ interagissent alors avec lui. Via cette interaction, ces particules obtiennent alors une masse. Sans ce champ, lui-même composé de bosons de Higgs, toutes les particules se déplaceraient alors très rapidement, comme des rayons de lumière, et tout serait très différent dans l’univers.
Théorisé au milieu des années 60 par le physicien Peter Higgs, le boson de Higgs (qui porte donc son nom) s’est finalement révélé en 2012. Depuis, cette particule a été régulièrement produite dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC), ce qui a permis aux physiciens d’étudier ses propriétés. Il y a deux ans, des chercheurs du CERN avaient notamment pu mesurer sa durée de vie avec plus de précision que jamais auparavant. Plus récemment, une équipe s’est concentrée sur sa masse.
Réduire les incertitudes
La masse du boson de Higgs n’est pas prédite par le modèle standard. Elle doit donc être déterminée par des mesures expérimentales. Cela est très important étant donné que cette valeur régit les forces des interactions du boson de Higgs avec les autres particules élémentaires ainsi qu’avec lui-même.
Une connaissance précise de ce paramètre fondamental est également la clé de calculs théoriques précis qui permettront à leur tour aux physiciens de confronter leurs mesures des propriétés du boson de Higgs aux prédictions du modèle standard. Des écarts par rapport à ces prédictions pourraient alors signaler la présence de phénomènes nouveaux ou inexpliqués.
Pour ce faire, les physiciens se sont appuyés sur ATLAS, qui est l’une des deux des principales expériences menées au Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN.
« Cette nouvelle mesure d’ATLAS combine deux résultats : une nouvelle mesure de masse du boson de Higgs basée sur une analyse de la désintégration de la particule en deux photons de haute énergie (le « canal diphotonique ») et une mesure de masse antérieure basée sur une étude de sa désintégration en quatre leptons (le « canal à quatre leptons »)« , détaille le CERN.
Jusqu’à présent, il était admis que la masse nominale du boson de Higgs (sa valeur habituelle et la plus courante) était de 125 gigaélectronvolts (GeV). Ici, la nouvelle mesure dans le canal diphoton, qui combine les analyses des ensembles de données complets d’ATLAS, a donné une masse de 125,22 milliards d’électronvolts (GeV), avec une incertitude de seulement 0,14 GeV. Il s’agit de la mesure la plus précise à ce jour de la masse du boson de Higgs à partir d’un seul canal de désintégration.
