Assez de données pour explorer l’inconnu
Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN a déjà produit depuis avril plus de données à haute énergie qu’en 2015. Pour quantifier le tout, le LHC a produit 4.8 fb-1 en 2016, à comparer aux 4.2 fb-1 de l'année dernière. Le symbole fb-1 représente un femtobarn inverse, l'unité utilisée pour évaluer la taille des échantillons de données. Tout cela en à peine un mois et demi au lieu des cinq mois requis en 2015. Avec ces données en réserve et les 20-30 fb-1 projetés d’ici à novembre, les expériences ATLAS et CMS peuvent déjà repousser la limite du connu et, entre autres, vérifier si les étranges événements rapportés fin 2015 sont toujours observés. Si cet effet était confirmé, il révèlerait la présence d'une nouvelle particule ayant une masse de 750 GeV, soit six fois plus lourde que le boson de Higgs. Malheureusement en 2015, il n'y avait pas suffisamment de données pour obtenir une réponse claire. Après deux ans de travaux majeurs visant à accroître sa portée en énergie, le LHC a repris ses opérations l'an dernier mais à faible régime. Si sa performance actuelle se maintient, les chances de faire de nouvelles découvertes seront décuplées. Tout le monde garde donc les doigts croisés. Toute nouvelle particule ouvrirait la porte sur de nouveaux horizons en physique des particules. Contrairement à la découverte du boson de Higgs en 2012, si les expériences du LHC révèlent une anomalie ou l’existence d’une nouvelle particule, cela modifierait notre compréhension des constituants de base de la matière et des forces qui les régissent. Le boson de Higgs constituait la pièce manquante du Modèle standard, le modèle théorique actuel. Ce modèle ne peut plus accommoder de nouvelles particules. On sait pourtant depuis des décennies qu’il est limité, bien qu'à ce jour, les théoriciens et théoriciennes n'aient pu prédire quelle théorie devrait le remplacer et les expérimentalistes ont échoué à trouver le moindre signe révélant cette nouvelle théorie. Une évidence expérimentale est donc absolument nécessaire pour avancer. Bien que les nouvelles données soient déjà en cours de reconstruction et de calibration, elles resteront "masquées" jusqu'à quelques jours avant le 3 août, date d'ouverture de la principale conférence de physique cet été. D’ici là, la région où la nouvelle particule pourrait se trouver est masquée afin de ne pas biaiser le processus de reconstruction des données. A la dernière minute, on appliquera aux nouvelles données les mêmes critères de sélection que ceux utilisés l'an dernier. Si ces évènements sont toujours observés à 750 GeV dans les données de 2016, la présence d'une nouvelle particule ne fera alors plus aucun doute. Mais même si cela s’avérait n’être qu’une simple fluctuation statistique, ce qui arrive souvent en physique de par sa nature, la quantité de données accumulée permettra d’explorer une foule d'autres possibilités. En attendant, vous pouvez suivre les activités du LHC en direct ou voir grandir les échantillons de données de CMS et d'ATLAS. Je ne pourrai malheureusement pas vous rapporter ce qui sera présenté à la conférence en août, marche en montagne oblige, mais si une découverte quelconque est annoncée, même moi je m'attends à entendre son écho résonner dans les Alpes.
Pauline Gagnon
Pour en apprendre plus sur la physique des particules, ne manquez pas mon livre « Qu’est-ce que le boson de Higgs mange en hiver et autres détails essentiels ». Disponible en librairie au Québec et en Europe, de même qu’aux Editions MultiMondes. Facile à lire : moi, j’ai tout compris!
Graphe cumulatif montrant la quantité de données produites à 13 TeV en 2016 par le LHC (en bleu) et récoltées par l'expérience CMS (en jaune) en date du 17 juin.
