Un indice de plus vers une nouvelle physique
Le quark top se caractérise par une masse très élevée, il constitue donc une excellente sonde pour la génération de masse, et il a un rôle spécial dans de nombreux nouveaux scénarios de physique. Au LHC, on produit en général des quarks top sous forme de paires top-antitop, au rythme de plusieurs millions par an. Cette abondance permet de mesurer avec une grande exactitude les taux de production et de désintégration. Afin de détecter d'éventuels indices d'une nouvelle physique, ces mesures doivent être confrontées avec des prévisions théoriques du même niveau d'exactitude. Les chercheurs du projet TOPPHYSICS (Precision physics and discovery at hadron colliders with heavy quarks), financé par l'UE, se sont focalisés sur les méthodes capables atteindre l'exactitude théorique voulue, grâce à des corrections de chromodynamique quantique allant jusqu'au deuxième rang après le premier ordre. Dans la théorie des perturbations, les variables mesurables sont exprimées par des séries numériques des constantes de couplage. Si l'on ne tient compte que du premier ordre, la prévision théorique résultante est imprécise et ne donne au mieux qu'une description qualitative du processus. Si l'on tient compte de l'ordre suivant (next-to-leading order, NLO), on peut obtenir des prévisions qualitatives fiables. Mais comme le LHC a augmenté la précision des mesures, les physiciens doivent prendre en compte un ordre de plus. Cependant, les calculs à ce niveau présentent plusieurs problèmes. Il faut en effet évaluer des intégrales en boucle, complexes. Ces intégrales ont une structure analytique non triviale, que le projet TOPPHYSICS a pu gérer par un nouveau cadre mathématique. Une partie des travaux de TOPPHYSICS a été dédiée à l'analyse NLO de nouveaux effets physiques observés au LHC suite à la production de quarks top, isolés ou au sein d'une paire top-antitop. Les chercheurs ont conçu un nouveau générateur d'évènements Monte Carlo pour leurs travaux sur la nouvelle physique au LHC. Après 27 mois d'arrêt et de remise en service, le LHC a commencé en 2015 la deuxième série d'expériences, très attendue. Ses activités ont contribué à apporter aux physiciens les outils pour rechercher des indices d'une physique dépassant le Modèle standard.
Mots‑clés
Physique, Grand Collisionneur de hadrons, Modèle standard, chromodynamique quantique, quarks lourds
