La découverte sur le boson de Higgs qui pourrait démontrer l’existence de particules inconnues de la physique

Il s’agit d’un processus rare dans lequel le boson de Higgs se désintègre en un boson Z et un photon

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Une nouvelle trouvaille de physiciens issus de collaborations ATLAS et CMS dans le L’accélérateur LHC du CERN pourrait révolutionner le monde de la physique. Ces scientifiques ont trouvé la première preuve d’une désintégration rare de la bosn de Higgsla particule qui confère la masse à la matière.

Il s’agit d’un processus rare au cours duquel le boson de Higgs se désintègre en un bosn zle porteur électriquement neutre de la force faible, et un piedle porteur de la force électromagnétique.

Cette désintégration du boson de Higgs pourrait fournir une preuve indirecte de l’existence de particules au-delà de celles prédites par le modèle standard de la physique des particules, rapporte le CERN dans un communiqué.

La désintégration du boson de Higgs en un boson Z et un photon est similaire à la désintégration en deux photons. Dans ces processus, le boson de Higgs ne se désintègre pas directement en ces paires de particules. Au lieu de cela, les désintégrations procèdent par un “boucles” intermédiaire de particules “virtuelles” qui vont et viennent et ne peuvent pas être détectés directement. Ces particules virtuelles pourraient inclure de nouvelles particules encore inconnues qui interagissent avec le boson de Higgs.

Le modèle standard prédit que si le boson de Higgs a une masse d’environ 125 milliards d’électrons-volts, environ 0,15 % des bosons de Higgs se désintégreront en un boson Z et un photon. Mais certaines théories qui étendent le modèle standard prédisent un taux de décroissance différent. Par conséquent, la mesure du taux de décroissance fournit des informations précieuses à la fois sur la physique au-delà du modèle standard comme sur la nature du boson de Higgs.

Auparavant, en utilisant les données des collisions proton-proton au LHC, ATLAS et CMS ont effectué indépendamment des recherches exhaustives sur la désintégration du boson de Higgs en un boson Z et un photon. Les deux recherches ont utilisé des stratégies similaires, identifiant le boson Z par sa désintégration en paires d’électrons ou en muons, des versions plus lourdes des électrons. Ces désintégrations du boson Z surviennent dans environ 6,6 % des cas.

Dans ces recherches, les événements de collision associés à cette désintégration du boson de Higgs (le signal) seraient identifiés comme un bec étroit, sur un fond uniforme d’événements, dans la distribution de masse combinée des produits de désintégration. Pour améliorer la sensibilité à la désintégration, ATLAS et CMS ont exploité les modes les plus fréquents de production du boson de Higgs et classé les événements selon les caractéristiques de ces processus de production. Ils ont également utilisé des techniques avancées d’apprentissage automatique pour mieux distinguer les événements de signal et de fond.

Dans une nouvelle étude, ATLAS et CMS ont maintenant uni leurs forces pour maximiser vos résultats de recherche. En combinant les jeux de données collectés par les deux expériences lors de la deuxième activation du LHC, qui a eu lieu entre 2015 et 2018, les collaborations ont considérablement augmenté la précision statistique et portée de vos recherches.

Cet effort de collaboration a abouti à la première preuve de la désintégration du boson de Higgs en un boson Z et un photon. Le résultat a une signification statistique de 3,4 écarts-types, ce qui est inférieur à l’exigence conventionnelle de 5 écarts-types pour revendiquer une observation. Le débit du signal mesuré est de 1,9 écart-type au-dessus de la prédiction du modèle standard.

“Chaque particule a une relation particulière avec le boson de Higgs, ce qui fait de la recherche de désintégrations rares de Higgs une priorité élevée”, explique le coordinateur de physique d’ATLAS, le Dr. Paméla Ferrari. “Grâce à une combinaison méticuleuse des résultats individuels d’ATLAS et de CMS, nous avons fait un pas en avant dans la résolution d’une autre énigme du boson de Higgs.”

“L’existence de nouvelles particules pourrait avoir des effets très significatifs sur les rares modes de désintégration du Higgs”, déclare le coordinateur de physique de CMS, Florence Canelli. « Cette étude est un test puissant du modèle standard. Avec la troisième exploitation en cours du LHC et le futur LHC à haute luminosité, nous serons en mesure d’améliorer la précision de ce test et de sonder des désintégrations de Higgs de plus en plus rares.