De nouvelles études pour le boson de Higgs
Avant 2012, toutes les particules décrites par le modèle standard avaient été observées, à l'exception du boson de Higgs. C'est alors que l'expérience ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) et le Solénoïde compact à muons (Compact muon solenoid, CMS), autour du Grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider, LHC), ont détecté une particule dont les propriétés ressemblaient à celles du boson de Higgs. Des mesures ultérieures, effectuées via les deux expériences, ont confirmé l'observation du boson de Higgs. Le projet HIGGSWBF (A path to understanding: Precision studies of the Higgs boson through weak boson fusion), financé par l'UE, a tenté de mesurer le taux de production du boson de Higgs lors de processus rares et intéressants. Les scientifiques de HIGGSWBF ont pris le relais de travaux précédents, des mesures de dijets produits via une force nucléaire forte et une interaction électrofaible, en association avec le boson W. Celui-ci est un boson vecteur, l'une des particules vectrices de la force nucléaire faible. Les bosons W et les jets de hadrons sont générés différemment dans le LHC. Les processus électrofaibles impliquent le rayonnement de bosons W à partir de quarks, un phénomène très inhabituel, bien plus que l'annihilation d'un quark et d'un antiquark générant un boson W. Ces processus sont très intéressants car ils produisent également un boson de Higgs. Selon le modèle standard, une fraction notable de bosons de Higgs devrait être produite ainsi. Ces processus sont aussi étroitement associés avec la diffusion de bosons vecteurs, où le boson de Higgs a un rôle clé. Les scientifiques de HIGGSWBF ont affiné les modèles de la production de bosons W et de dijets. Ils ont aussi introduit deux quantités, la centralité de jet et la centralité de leptons, indiquant respectivement l'emplacement de tout jet supplémentaire et celui des produits de désintégration du boson W. Les scientifiques ont utilisé ces outils pour explorer les données de la campagne 2010-2012 du LHC, ce qui leur a permis de définir les régions de contrôle où il serait possible de contraindre les processus de fond ressemblant à la production de bosons W et de dijets. Mieux encore, ils ont mesuré le signal souhaité directement à partir des données, sans s'appuyer sur la théorie. Les mêmes techniques peuvent servir à mesurer toute particule neutre pour la couleur et générée en association avec des dijets, dans des topologies similaires de fusion de bosons vecteurs. De telles particules sont notamment impliquées dans la recherche de bosons de Higgs doublement chargés, de neutrinos de Majorana et de phénomènes violant la saveur des leptons. Le projet HIGGSWBF a ouvert de nouvelles voies de recherche qui promettent de conduire à une nouvelle physique des particules élémentaires, au-delà du modèle standard.
Mots‑clés
Boson de Higgs, modèle standard, physique des particules, diffusion de boson vecteur, HIGGSWBF, boson W
