Plusieurs petits pas mais pas de grand bond en avant
Les grandes percées sont rares en physique. La recherche est plutôt jalonnée d’innombrables petites avancées et c’est ce qui ressortira de la Conférence Internationale de la Physique des Hautes Énergies (ICHEP) qui s’est ouverte hier à Chicago. On y espérait un pas de géant mais aujourd’hui les expériences CMS et ATLAS ont toutes deux rapporté que l'effet prometteur observé à 750 GeV dans les données de 2015 avait disparu. Il est vrai que ce genre de choses n'est pas rare en physique des particules étant donné la nature statistique de tous les phénomènes que nous observons.
Sur chaque figure, l’axe vertical indique le nombre d’évènements trouvés contenant une paire de photons dont la masse combinée apparaît sur l’axe horizontal en unités de GeV. (À gauche) Les points en noir représentent les données expérimentales recueillies et analysées jusqu’à présent par la Collaboration CMS, soit 12.9 fb-1, à comparer aux 2.7 fb-1 disponibles en 2015. Le trait vertical associé à chaque point représente la marge d’erreur expérimentale. En tenant compte de ces erreurs, les données sont compatibles avec ce à quoi on s’attend pour le bruit de fond, tel qu’indiqué par la courbe en vert. (À droite) Une nouvelle particule se serait manifestée sous forme d’un pic tel que celui en rouge si elle avait eu les mêmes propriétés que celles pressenties dans les données de 2015 à 750 GeV. Visiblement, les données expérimentales (points noirs) reproduisent simplement le bruit de fond. Il faut donc conclure que ce qui avait été aperçu dans les données de 2015 n’était que le fruit d’une variation statistique.
Mais dans ce cas, c’était particulièrement convainquant car le même effet avait été observé indépendamment par deux équipes qui travaillent sans se consulter et utilisent des méthodes d'analyse et des détecteurs différents. Cela avait déclenché beaucoup d'activités et d'optimisme : à ce jour, 540 articles scientifiques ont été écrits sur cette particule hypothétique qui n’a jamais existé, tant l’implication de son existence serait profonde. Mais les théoriciens et théoriciennes ne furent pas les seuls à nourrir autant d'espoir. Beaucoup d'expérimentalistes y ont cru et ont parié sur son existence, un de mes collègues allant jusqu’à mettre en jeu une caisse d’excellent vin. Si beaucoup de physiciens et physiciennes avaient bon espoir ou étaient même convaincus de la présence d'une nouvelle particule, les deux expériences ont néanmoins affiché la plus grande prudence. En l’absence de preuves irréfutables de sa présence, aucune des deux collaborations, ATLAS et CMS, n’a revendiqué quoi que ce soit. Ceci est caractéristique des scientifiques : on parle de découvertes seulement lorsqu'il ne subsiste plus aucun doute. Mais beaucoup de physiciens et physiciennes, moi y compris, ont délaissé un peu leurs réserves, non seulement parce que les chances que cet effet disparaisse étaient très minces, mais aussi parce que cela aurait été une découverte beaucoup plus grande que celle du boson de Higgs, générant du coup beaucoup d’enthousiasme. Tout le monde soupçonne qu'il doit exister d'autres particules au-delà de celles déjà connues et décrites par le Modèle standard de la physique des particules. Mais malgré des années passées à leur recherche, nous n'avons toujours rien à nous mettre sous la dent.
Depuis que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN opère à plus haute énergie, ayant passé de 8 TeV à 13 TeV en 2015, les chances d’une découverte majeure sont plus fortes que jamais. Disposer de plus d’énergie donne accès à des territoires jamais explorés auparavant. Jusqu'ici, les données de 2015 n'ont pas révélé la présence de particules ou phénomènes nouveaux mais la quantité de données recueillies était vraiment limitée. Au contraire, cette année le LHC se surpasse, ayant déjà produit cinq fois plus de données que l'année dernière. On espère y découvrir éventuellement les premiers signes d’un effet révolutionnaire. Des dizaines de nouvelles analyses basées sur ces données récentes seront présentées à la conférence ICHEP jusqu'au 10 août et j’en reparlerai sous peu. Il a fallu 48 ans pour découvrir le boson de Higgs après qu'il fut postulé théoriquement alors qu’on savait ce que l’on voulait trouver. Mais aujourd’hui, nous ne savons même pas ce que nous cherchons. Cela pourrait donc prendre encore un peu de temps. Il y a autre chose, tout le monde le sait. Mais quand le trouverons nous, ça, c’est une autre histoire.
Pauline Gagnon
Pour en savoir plus sur la physique des particules et les enjeux du LHC, consultez mon livre :
Pour recevoir un avis lors de la parution de nouveaux blogs, suivez-moi sur Twitter: @GagnonPauline ou par e-mail en ajoutant votre nom à cette liste de distribution.
