Particule de Higgs
Ce petit texte vous donnera un petit aperçu de la recherche de cette particule dont on a beaucoup parlé récemment.


La particule de Higgs est la plus célèbre de toutes les nouvelles particules que l'on cherche à découvrir au LHC. L'observer démontrerait la validité d'une théorie établie au milieu des années 1960 et qui décrit le mécanisme qui confère une masse à toutes les particules du Modèle Standard. En faisant appel à des concepts mathématiques compliqués comme les symétries, on peut montrer que les particules élémentaires étaient sans masse juste après le Big-bang. La théorie proposée avance qu'un milieu collant appelé "le champ de Higgs" s'est répandu dans l'Univers un millième de milliardième de seconde après le Big-bang. Depuis ce moment les particules ont des masses différentes de zéro : plus elles intéragissent avec ce milieu -- c'est-à-dire plus leur masse est élevée -- plus il faut une force importante pour les accélérer. Pour mettre en évidence ce champ de Higgs il faut l'exciter un peu comme on agiterait un fluide ou un gaz. Les "vaguelettes" produites sont les quanta associés à l'excitation du champ de Higgs que l'on appelle particules de Higgs. Elles sont massives et ont une durée de vie très courte. Elles se désintègrent en d'autres particules avant même d'atteindre les détecteurs et ne peuvent donc être identifiées que par l'intermédiaire de leurs produits de désintégration. Pour compliquer encore un peu plus le tableau, ces derniers dépendent de la masse de la particule de Higgs dont la valeur est ... inconnue ! C'est pourquoi les physiciens cherchent toutes les signatures qui pourraient correspondre à une désintégration de la particule de Higgs. Le schéma ci-dessous, basé sur des calculs théoriques, montre en ordonnée les proportions des principaux modes de désintégration de la particule de Higgs. L'influence de la masse du Higgs (axe des abscisses) sur ces proportions est très nette (l'échelle verticale est logarithmique).



Regardez la courbe bleue en pointillés dont la légende est "WW". Elle nous apprend que si la masse du Higgs est au moins de 140GeV/c2 il se désintégrera de manière prépondérante en deux particules W. Comme la particule de Higgs est électriquement neutre, les deux W auront des charges électriques opposées.

Maintenant vous en savez assez pour isoler des événements qui résultent d'une désintégration du Higgs. Comme vous connaissez la signature d'une particule W produite lors d'une collision vous serez capable de sélectionner les événements qui contiennent deux particules W. Voici deux diagrammes de Feynman supplémentaires montrant la production et la désintégration d'une particule de Higgs ainsi qu'un événement de bruit de fond (dans ce cas la production d'une paire de quarks lourds, des top).





Maintenant vous pouvez trouver cette particule -- en avant pour la mesure !