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  • Preuves de la Désintégration du Boson de Higgs en Quarks

    Posté le 2 août 2017

    Le Modèle Standard fait des prédictions très précises sur la manière dont le Boson de Higgs interagit avec différentes particules. Les premières observations étaient basées sur les mesures de sa désintégration en d’autres bosons (W,Z,γ). Maintenant, les chercheurs de la collaboration ATLAS viennent de montrer comment le Higgs se désintègre directement en fermions tels que les quarks et les leptons, la famille de particules fondamentales qui composent la matière.

    Jusqu’à maintenant les chercheurs ont pu prouver la désintégration du Boson de Higgs en photons, leptons tau et bosons W et Z. Cependant, cela ne représente que 30% des désintégrations. La désintégration en quarks bottom (H→bb) qui devrait pourtant se produire avec le taux le plus élevé (environ 58% d’après le Modèle Standard) n’avait jamais été observée. La raison est qu’il est très difficile de la distinguer des processus similaires d’arrière plan (qui pourraient s’assimiler à un “bruit de fond”) : les paires de quark bottom sont créées 10 millions de fois plus souvent que les désintégrations H→bb.

    Les physiciens de la collaboration ATLAS ont donc cherché les désintégrations H→bb qui sont créées en association avec une autre particule, dans ce cas il s’agit d’un boson vecteur (W ou Z). Les désintégrations plus reconnaissables des bosons vecteurs permettent de réduire le bruit de fond. Cela conduit à un taux de production beaucoup plus faible (environ 30,000 désintégrations H→bb devraient avoir été produites de cette manière) mais fournit une opportunité de repérer cette désintégration insaisissable.

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  • Exploration de la Manière dont le Boson de Higgs Interagit avec les Autres Bosons

    Posté le 1 août 2017

    Depuis son dernier redémarrage le LHC a produit environ 20000 Bosons de Higgs par jour lors des collisions Proton-Proton à 13 TeV. Fin 2015, les données collectées par les collaborations ATLAS et CMS étaient déjà suffisantes pour de nouvelles observations du Higgs Boson à de nouvelles énergies de collision. Maintenant, avec plus de 36000 trillions de collisions entre 2015 et 2016, l’expérience ATLAS peut effectuer des mesures toujours plus précises du Boson de Higgs.

    Mesurer la manière dont le Boson de Higgs est produit et comment il se désintègre est l’un des objectifs majeurs des expériences du LHC. Une plus grande précision de ces mesures permet aux chercheurs d’affiner la compréhension du secteur de Higgs du Modèle Standard, et également de contraindre les nouveaux phénomènes au-delà du Modèle Standard qui modifieraient le couplage du Higgs avec d’autres particules du Modèle Standard.

    En étudiant les désintégrations du boson de Higgs en paires de photons (H→γγ) et en 4 leptons via des bosons Z intermédiaires (H→ZZ*→4ℓ, où le “*” indique que l’un des bosons Z est produit en dehors de sa couche de masse [“produced off its mass shell” = produite hors couche de masse], c’est à dire qu’il s’agit d’une particule virtuelle), l’expérience ATLAS peut mesurer les propriétés de couplage du Boson de Higgs avec une précision sans précédent.

    Au LHC, le Boson de Higgs est produit via différents processus à des taux très différents : fusion de gluon, fusion de boson vecteur, WH, ZH, et ttH. Pour sonder ces modes de production, ATLAS a introduit un jeu de critères pour caractériser les évènements de Higgs avec états finaux H→γγ et H→ZZ*→4ℓ. Vous pouvez voir les résultats de cette étude sur les graphiques 1 et 2 où la section transversale, normalisée à la valeur prédite par le Modèle Standard, est montrée.

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  • Une nouvelle particule hypothétique pourrait solutionner 2 problèmes majeurs de la physique des particules

    Posté le 15 septembre 2016

    particule_hypothetique

    Dans un article publié dans Physical Review Letters, les physiciens Yu-Sheng Liu, David McKeen, et Gerald A. Miller de l’University of Washington à Seattle ont émis l’hypothèse d’une nouvelle particule.

    Cette hypothèse est très attrayante parce qu’elle pourrait solutionner 2 problèmes majeurs : l’énigme du rayon du proton et une divergence dans les mesures du moment magnétique anomal du muon qui diffèrent des prédictions du Modèle Standard de manière significative.

    Les physiciens décrivent cette nouvelle particule hypothétique comme un boson scalaire électrophobique. Il y a actuellement 5 bosons dans le Modèle Standard dont un seul est scalaire (le boson de Higgs), ce qui signifie qu’il a un spin de 0. Ces 5 bosons ont été confirmés expérimentalement. Ce sont des porteurs de force qui jouent un rôle dans la cohésion de la matière.

    Une des caractéristiques de cette nouvelle particule hypothétique est que, malgré le fait qu’elle devrait se lier aux protons et aux neutrons, elle ne se lierait que très faiblement ou pas du tout aux électrons, la rendant “électrophobique”. Cette propriété permettrait à la particule de résoudre les 2 problèmes cités précédemment.

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  • Le Mystère du Rayon du Proton Persiste

    Posté le 14 août 2016

    Proton-illustrationUne équipe de chercheurs répartis dans le monde entier a réitéré des expériences menées il y a plusieurs années. Ces expériences montraient que, lorsqu’un muon était en orbite autour d’un proton, son rayon n’était pas le même que lorsqu’il s’agissait d’un électron. Cette fois-ci les chercheurs ont utilisé un noyau de Deutérium et en sont arrivés à la même conclusion.

    Depuis un certain temps les scientifiques calculaient le rayon d’un proton (0.88 ± 0.01 femtomètres) en utilisant la charge de l’électron qui orbite autour de son noyau. Mais en améliorant la précision des mesures, en utilisant des muons chargés négativement (qui orbitent plus près du noyau), des chercheurs du Max Planck Institute ont découvert en 2010 que le noyau avait un rayon différent que celui qui était considéré comme sa valeur officielle.

    Cela a estomaqué les physiciens parce que cela signifie qu’il y a une erreur qui se cache quelque part dans le Modèle Standard. Depuis ces 6 dernières années les chercheurs ont proposé plusieurs théories qui pourraient résoudre cette énigme, dont la plupart tentaient de préserver le Modèle Standard, mais leurs efforts ont été vains. Le mystère persiste.

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  • Mesurer la durée de vie du Boson de Higgs

    Posté le 27 juin 2014

    Boson_de_Higgs-Evenement

    Une fois produit, le Boson de Higgs se désintègre en un trilliardième de seconde (1/1021 de seconde)*

    *Exprimé dans l’échelle courte (pays anglo-saxons), 1021 est appelé “sextillion” mais dans l’échelle longue (Europe) ce nombre est appelé “trilliard”.

    Bien qu’extrêmement courte, la durée de vie du Boson de Higgs pourrait mener les scientifiques à la prochaine découverte majeure du LHC: si elle n’était pas en accord avec les prédictions théoriques du Modèle Standard, cela serait un signe qu’il existe d’autres particules ou forces. C’est pour cela qu’ils essayent de mesurer cette durée de vie avec le plus de précision possible.

    Certaines particules, comme les électrons et les protons, sont extrêmement stables et restent inchangées pendant des milliards d’années ou plus. Mais des particules beaucoup plus massives (comme les muons, les quarks top et le Boson de Higgs) sont instables et se désintègrent rapidement en des particules plus stables rapidement après avoir été produites.

    En calculant la durée de vie moyenne de ces particules instables, les scientifiques peuvent beaucoup mieux comprendre leurs propriétés et le rôle qu’elles jouent dans notre compréhension globale de la physique. Mais mesurer directement la durée de vie d’une particule fondamentale est extrêmement difficile car il s’agit de durées de vie tellement courtes qu’elles sont même imperceptibles par les meilleurs accélérateurs de particules. Par exemple, même si le Boson de Higgs se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière, il n’a le temps de parcourir qu’une distance inférieure à celle de la longueur d’un atome avant de se désintégrer en d’autres particules.

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