Boson de Higgs, suite mais pas fin

Voici deux mois que fut découverte, par les équipes CMS et ATLAS du CERN, la trace du fameux boson de Higgs, cette particule censée donner leur masse aux autres. Ce boson, dernière particule non identifiée du Modèle Standard de la physique, en est également aussi bien la pierre angulaire que le talon d’Achille: sans lui pas de masse et donc le monde matériel que nous connaissons ne pourrait exister (car sans masse, pas de gravité et sans gravité, pas d’étoiles ni de planètes). Mais nous savons également, depuis une trentaine d’années, que ce Modèle Standard est en fait une description très inadéquate de la réalité de notre Univers, ne serait-que du fait qu’il ne semble pas expliquer l’origine de la matière noire, qui compose pourtant 80% de la masse de l’Univers.

Donc une correspondance parfaite entre la découverte du CERN et la théorie aurait confirmé la validité d’un modèle théorique que l’on sait sinon invalide, du moins très incomplet par ailleurs. Inversement, l’absence totale de Higgs aurait définitivement invalidé ce modèle, qui pourtant sert de guide à l’ensemble de la physique depuis plus d’un demi-siècle… Dans les deux cas, un situation très inconfortable pour les physiciens. Heureusement, encore une fois, Mère Nature su se montrer subtile et le boson de Higgs découvert au CERN ne semble pas tout à fait être le boson décrit pas la théorie, et notamment les particules générées par sa désintégration ne correspondent pas tout à fait à ce qui était attendu. Comme le dit la porte-parole de ATLAS, Fabiola Gianotti, » il se peut très bien qu’il ne s’agit pas du boson de Higgs décrit par le Modèle Standard« . Ce à quoi le physicien Matt Strassler ajoute: « Si les taux de désintégration du Higgs en bosons W et Z s’avèrent ne pas être ceux décrits par le modèle (cette analyse est actuellement en cours, nde) alors cela ferait un grand trou dans l’interprétation de cette particule.« 

Particule qui, finalement, pourrait ne pas être un boson de Higgs selon l’acceptation actuelle du terme. D’autant que les résultats produits par CMS semblent indiquer un taux de désintégration en particules Tau inférieur à à ce qui était attendu, pour certains un signe que le Higgs pourrait en fait ne donner de la masse qu’aux autres bosons, et pas au fermions (la famille des fermions comporte les particules à la base de la matière tels électrons et quarks, les bosons étant celles qui véhicules les forces et énergies). Ce qui reviendrait en fait à la théorie d’origine développée par Peter Higgs dans les années 60, et qui fut ensuite simplifiée pour accommoder toutes les particules.  Une autre anomalie apparente (mais qui pourrait disparaître suite aux analyses en profondeur actuellement en cours) est la trop fréquente production de double photons (diphotons). Et nous n’avons pas encore de certitude sur le spin de ce boson (qui pourrait être 0 ou 2, la théorie prédisant 0) ainsi que sur sa parité (image miroir identique à l’original).

Si certaines ou toutes ces anomalies (dont un spin de 2 ou la non-parité) se révèlent être des faits, il nous faut trouver autre chose pour donner leur masse aux fermions, et la candidate la plus en vue actuellement est la supersymétrie (ou Susy). Cette théorie date elle aussi des années 60 et postule une relation entre les fermions et bosons (l’élément différenciateur étant alors le spin) et l’existence de « superpartenaires » associés à chaque particule. Dans ce cadre, selon Dan Hooper et Matthew Buckley du Fermilab, les observations de juillet concernant les Tau et diphotons pourraient s’expliquer par l’apparition du superpartenaire « stop » du « top quark » lors de la désintégration du Higgs. Selon ces scénarios, il faut s’attendre à trouver au moins un superpartenaire encore plus léger que le « stop », et qui pourrait constituer la fameuse matière noire…

Nous n’aurons sans doute pas de réponses précises à ces questions avant l’été 2013, et d’ici là les spéculations continueront d’aller bon train.

 

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