Dévoiler les trésors cachés de la physique des particules
La découverte du boson de Higgs a marqué le début de cette évolution, d'énormes quantités de données nous arrivant de toutes les frontières expérimentales. Le projet FDMLHC (From dark matter to the Large Hadron Collider: A new data-driven era), financé par l'UE, s'est intéressé à la façon dont un nouveau secteur caché des particules pourrait affecter les résultats expérimentaux à venir. Les chercheurs ont associé des approches théoriques et expérimentales pour étudier la nature du boson de Higgs et partir à la recherche de la matière noire. Le projet FDMLHC s'est appuyé sur les données du LHC afin de caractériser les propriétés du boson de Higgs et de rechercher des particules de matière noire. Bien que la matière noire n'ait pas été directement détectée, il est établi qu'entre 90 et 99 % de la matière dans l'Univers se trouve sous cette forme encore inconnue. En collaboration avec les scientifiques du projet ATLAS (pour 'A Toroidal LHC Apparatus'), les chercheurs du projet FDMLHC ont exploré un secteur inconnu dans le domaine des désintégrations exotiques du boson de Higgs. Le boson de Higgs peut en effet emprunter des voies de désintégration non prévues par le modèle standard, la théorie décrivant comment interagissent les particules élémentaires. L'absence d'un modèle non standard de physique au LHC et l'absence de découverte d'une particule massive à interaction faible, l'un des candidats les plus sérieux pour la matière noire, ont conduit les scientifiques du projet à se pencher sur la matière noire légère. L'analyse montre que les particules de matière noire ayant une masse inférieure à un gigaélectron-volt sont détectables par ionisation atomique. L'équipe a étudié les implications cosmologiques du gravitino, le super partenaire du graviton, pour conclure que l'échelle de la supersymétrie peut être faible et peut-être à la portée des expériences du LHC. De nouvelles classes de modèles supersymétriques, qui montrent une violation dynamique de la parité-R, ont été développées. Non seulement ces modèles simplifient les couplages ad hoc décrits par les théories actuelles, mais ils prévoient également une nouvelle phénoménologie distincte de collisionneur. Des publications ont détaillé le potentiel de construction de modèle de ce type de théories ainsi que la phénoménologie LHC attendue. De nombreux résultats du projet FDMLHC étaient importants en soi. Son résultat le plus important a peut-être été la démonstration du potentiel de la nouvelle technique. Les futures expériences tirant parti de l'interaction entre les particules de matière noire légère et les électrons atomiques des semi-conducteurs pourraient générer un signal observable.
Mots‑clés
Grand Collisionneur Hadronique, boson de Higgs, matière noire, ATLAS, voie de désintégration, particule massive à interaction faible, gravitino, supersymétrie, violation de la parité-R
