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Le LHC est l'accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant au monde. Il a été construit pour explorer des zones inconnues au-delà du Modèle Standard. En effet, cette théorie n'est pas parfaite malgré tous ses succès dans la description des briques élémentaires et des forces de notre Univers et toutes ses confirmations expérimentales très précises. Les expériences du LHC apporteront des réponses à certaines des questions actuellement ouvertes : comment les particules acquièrent-elles leurs masses ou pourquoi l'Univers contient plus de matière que d'antimatière.
Pour obtenir des réponses à ces questions des paquets de protons sont envoyés sur d'autres paquets de protons. Mais quels sont les objets qui interagissent vraiment lors d'une collision proton-proton ? Et bien ce sont des composants des protons (gluons et/ou quarks). Le graphique ci-dessous vous donnera une meilleure idée de ce qui se passe lors d'une collision :
Lors de la première phase de prise de données du LHC, les physiciens se concentrent sur les particules élémentaires connues du Modèle Standard. En quelques semaines elles ont toutes été redécouvertes, par exemple les systèmes liés quark-antiquark (appelés génériquement "charmonium" et "bottomonium" et découverts respectivement en 1974 et 1977), les quarks top (isolés car très lourds et découverts en 1995) et les bosons W et Z (découverts au CERN en 1983). Pour observer avec certitude de nouvelles particules dans les collisions proton-proton, il faut d'abord pouvoir identifier sans ambiguité les particules déjà connues dans les événements du LHC. En plus de confirmer des résultats déjà obtenus, ce travail permet de comprendre comment la physique déjà connue se manifeste dans l'environnement nouveau étudié par les détecteurs du LHC.
Ainsi l'attention des scientifiques se porte sur des particules comme le boson W. Voyons ce que cette particule médiatrice de l'interaction faible nous apprend sur elle-même et comment elle se manifeste dans le détecteur ATLAS.