Le CERN vient d’annoncer, lors de la 36e conférence internationale sur la physique des hautes énergies à Melbourne, la découverte d’une particule dont le profil suggère qu’il s’agit du fameux boson de Higgs. Pour une introduction à l’importance de cette particule, le rôle du LHC (Large Hadron Collider), la signification statistique des résultats et l’unité de masse utilisée, voir l’article sur la conférence de presse de décembre 2011 : des indices de l’existence du boson de Higgs au LHC.
Représentation d’une collision de protons qui engendre la création d’une multitude de particules (en jaune), en particulier un boson de Higgs qui se désintègre en produisant deux photons (en rouge) que le calorimètre électromagnétique de l’expérience CMS peut détecter. Crédit : CMS Collaboration/CERN
Rappelons que deux expériences indépendantes du LHC sont à la recherche du fameux boson : CMS (Compact Muon Solenoid) et ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus). Dans les résultats annoncés aujourd’hui, la collaboration CMS observe une particule d’une masse d’environ 125 GeV avec une signifiance statistique de 5 sigma. L’expérience ATLAS observe quant à elle une particule d’une masse d’environ 126 GeV avec également une signifiance statistique de 5 sigma. Comme la valeur de 5 sigma est justement le seuil traditionnel pour parler d’une découverte, le CERN a donc officiellement annoncé la découverte d’une nouvelle particule.
S’agit-il du boson de Higgs proposé de façon indépendante par plusieurs physiciens dans les années 60 ? Les propriétés de la particule découverte aujourd’hui sont compatibles avec le boson de Higgs proposé dans le modèle standard de la physique des particules, mais il est trop tôt pour déclarer qu’il s’agit bien de cette particule. Remarquons aussi qu’en réalité de nombreuses théories ont été proposées, qui font appel à un ou plusieurs bosons de Higgs, par exemple dans les modèles de supersymétrie, et il est trop tôt pour départager ces théories.
En fait, c’est une nouvelle période de recherche qui s’ouvre, dont le but va être d’étudier plus précisément les propriétés de cette particule, en particulier son taux de désintégration dans différents modes et son spin. Le spin est une propriété fondamentale des particules élémentaires qui, en simplifiant beaucoup, peut être imaginée comme mesurant la rotation d’une particule sur elle-même. S’il s’agit bien du boson de Higgs, son spin devrait être nul. Lorsque ces propriétés seront mieux connues, l’une des théories actuelles sera confirmée ou peut-être faudra-t-il en créer une nouvelle ?