Peter Higgs devant le détecteur CMS. © Cern, Maximilien Brice

Sciences

Dernières nouvelles du boson de Higgs au LHC

ActualitéClassé sous :physique , boson de higgs , Atlas

Du 21 au 27 juillet 2011 se tient à Grenoble une grande conférence internationale sur la physique des hautes énergies. On y présente, entre autres, les derniers résultats de la chasse au boson de Higgs. Celui-ci n'a toujours pas été découvert mais se laisse peut-être timidement entrevoir. On en sait cependant plus sur sa masse... s'il existe.

Son père principal, Peter Higgs, est sûr de sa découverte au LHC alors que Stephen Hawking a parié qu'on ne l'observerait pas. Le boson de Higgs-Englert-Brout est en tout cas une pièce importante pour la cohérence du modèle standard des particules élémentaires. Comme il est expliqué dans une vidéo pédagogique (en anglais) du Fermilab, il doit être responsable des masses des particules de l'univers, que ce soit des électrons, des quarks ou des neutrinos.

Autant dire que tout le monde retenait son souffle au début de la Europhysics Conference on High Energy Physics 2011 qui se tient actuellement à Grenoble. Elle fait le point sur l'état des recherches en physique des hautes énergies avec des machines comme le LHC ou le Tevatron. Les transparents des conférences, que l'on peut suivre en direct, étant en ligne, les commentaires des experts sont disponibles depuis quelques jours sur la blogosphère, par exemple sur le blog du physicien Adam Falkowski.

Une image montrant plusieurs particules produites par les collisions de protons dans le détecteur CMS en mai 2011. Le boson de Higgs pourrait trahir sa présence en se désintégrant en donnant deux bosons Z, lesquels peuvent se désintégrer en donnant des leptons. De fait, on voit ici un événement qui pourrait être la signature de la désintégration d'un boson de Higgs. Les deux traces épaisses en rouge sont celles de deux électrons provenant de la désintégration d'un Z et les deux traces rouges minces sont celles laissées par deux muons provenant de la désintégration d'un autre Z. © Cern

Le Tevatron ne trouvera pas le boson de Higgs

Pour faire court, on ne sait toujours pas si Robert Brout est mort trop tôt pour se voir attribuer un prix Nobel de physique, car ni Atlas, ni CMS n'ont vu le boson de Higgs.

En revanche, il semble bien que les deux détecteurs du LHC aient définitivement pris le dessus sur ceux du Tevatron en raison, principalement, de la plus grande luminosité des faisceaux du LHC. Si le boson de Higgs existe, sa masse, que l'on savait déjà supérieure à 114 GeV depuis presque vingt ans grâce au LEP, ne peut pas être comprise entre 149 et 206 GeV ainsi qu'entre 300 et 440 GeV selon les observations de CMS.

D'après les expériences réalisées avec Atlas, les bornes sont 155-190 GeV et 295-450 GeV. Les deux détecteurs voient cependant de timides indications de la présence du Higgs dans l'intervalle d'énergies 120-145 GeV. On devrait en savoir plus dans les jours qui viennent avec une annonce des chercheurs du Tevatron qui devraient eux aussi préciser l'intervalle de masse où se trouve peut-être le boson de Higgs.

Une réponse à la fin de l'année 2012

Toujours est-il qu'une conférence de presse vient de se tenir à Grenoble ce 25 juillet 2011. À la question de savoir s'il était désappointé qu'aucune trace d'une nouvelle physique ni d'un signal clair de l'existence du Higgs ne se soit encore montrée au LHC, Rolf Heuer, le directeur général du Cern a répondu : « Pas du tout ! ». Pour lui, l'exploration d'un nouveau territoire commence juste et si parfois des jeunes théoriciens et expérimentateurs font part d'une certaine déception, il leur conseille, fort de son expérience, d'apprendre à être un peu plus patient...

Il est vrai que les nouvelles bornes sur la masse du boson de Higgs font qu'il est probablement léger et dans un intervalle d'énergie entre 115 et 140 GeV, là où, paradoxalement, il est le plus difficile à trouver. Mais Rolf Heuer s'attend au cours de l'année 2012 à un progrès d'un facteur dix dans la quantité de données accumulée. Selon ses estimations, à la fin de l'année prochaine, on saura alors si oui ou non le boson de Higgs existe.

Un bilan plus complet sur l'ensemble des recherches en physique des particules avec le LHC étant bientôt disponible, nous aurons l'occasion d'y revenir.