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A l'aube d'une possible « révolution » en physique des particules?

Lors de la « découverte » du boson de Higgs au LHC (grand collisionneur à protons) du Cern l'année dernière, beaucoup de physiciens avaient manifesté une légère déception. Ce boson confirmait bien, dans l'ensemble, le modèle dit standard des particules élémentaires, mais il n'apportait pas de perspectives inattendues.

Jean-Paul Baquiast 06/03/2016

Tout cela pour ça, avaient dit les physiciens en rappelant le coût et le trésor d'innovations technologiques qu'avait représenté la mise au point du LHC. Leur espoir avait été que la remise du LHC en service au maximum de ses capacités actuelles révèle des anomalies dans les observations, inexplicables par d'autres hypothèses, notamment des erreurs dans les procédures observationnelles.

Or le redémarrage du LHC en juin 2015 avec une énergie de 13 téraélectronvolts, jamais obtenue jusqu'ici, avait très vite fait apparaître un signal anormal identique détectés simultanément dans les deux détecteurs ATLAS et CMS (voir l'image). Ce résultat, après un examen critique de plusieurs mois, paraissait si intrigant que le 15 décembre, le Cern organisait une conférence pour en discuter les conséquences possibles sur la théorie. Le sujet sera aussi examiné aux Rencontres de Moriond dans les Alpes qui se tiennent en mars 2016.

Nous n'entrerons pas ici dans les détails de l'observation. Renvoyons le lecteur aux deux articles cités ci-dessous. Disons qu'à une énergie proche de 750 gigaélectronvolts, les collisions entre protons qui produisent des paires de particules de photons avaient fait apparaître, dans les deux détecteurs, un excès de paires de photons. Ceci pourrait être un indice de la présence d'une nouvelle particule. L'excès dans le signal à deux photons aux alentours de 750 gigaélectronvolts ne semble pas en effet compatible avec les signaux prévus par le modèle standard.

Une possible "révolution"

Cependant, ce signal pourrait n'être qu'une fluctuation statistique, une accumulation de signaux due uniquement au hasard. Pour s'en assurer, les physiciens doivent réunir plus de données, ce à quoi tous les expérimentateurs travaillent désormais. Le LHC reprendra les collisions proton-proton en avril 2016. Les données accumulées en trois mois suffiront probablement pour conclure : le signal disparaîtra s'il s'agit d'une fluctuation statistique ou sera renforcé s'il est bien réel.

De leur côté, les théoriciens présentent de nouvelles hypothèses qui pour le profane apparaitront peu explicites ni exaltantes, mais qui pourront conduire à de profonds changement en physique fondamentale. Le cas le plus simple serait un deuxième boson de Higgs. Mais n'obtiendrait-on pas des pistes menant à préciser la nature de la matière noire, voire l'existence d'espaces à plus de trois dimensions?

Comme quoi le LHC aurait bien mérité le coût de l'investissement, comme le grand nombre des équipes internationales qui y travaillent. Tout ceci est rappelons-le à l'honneur de l'Europe.

* Voir Newscientist https://www.newscientist.com/article/2078975-bigger-than-the-higgs-bigger-even-than-gravitational-waves/

* Voir aussi Pour la science http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actu-une-nouvelle-particule-au-dela-du-modele-standard-peut-etre-detectee-au-lhc-36307.php

Jean Paul Baquiast

06/03/2016

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