Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/07148.jsonl.gz/1189

Le boson de Higgs a une durée de vie extrêmement courte avant de se désintégrer en d'autres particules. C'est la détection des particules qu'il produit en se désintégrant qui a permis, et qui permet encore aujourd'hui, de repérer le boson de Higgs dans les collisions au LHC.
Et si le boson de Higgs se désintégrait aussi en des particules inconnues, invisibles pour les détecteurs, par exemple des particules qui pourraient constituer la matière noire omniprésente dans l'Univers ? Les collaborations ATLAS et CMS auprès du LHC ont exploré cette possibilité dans deux études récentes, et ont pu établir des limites contraignantes sur la proportion des bosons de Higgs qui pourraient se désintégrer en particules invisibles.
D'après le Modèle standard de la physique des particules, la proportion de bosons de Higgs qui se désintègrent indirectement en particules invisibles connues (des particules presque dépourvues de masse appelées neutrinos) est de 0,1 % seulement. Toutefois, si la matière noire est constituée de particules dont les interactions sont trop faibles pour pouvoir être détectées, comme le pensent de nombreux scientifiques, la particule de matière noire pourrait interagir avec le boson de Higgs, et, si elle n'est pas trop massive, elle pourrait être l'une des particules que produit la désintégration du Higgs, ce qui accroîtrait la part de désintégrations du Higgs qui sont invisibles.
Dans les dernières études menées en ce sens, indépendamment par ATLAS et CMS, les collaborations ont recherché des désintégrations invisibles du boson de Higgs dans les données de collision proton-proton recueillies pendant la deuxième période d'exploitation du LHC. Les deux expériences ont recherché un événement de collision particulier, dans lequel un boson de Higgs est produit par un processus dit de fusion de bosons vecteurs, puis se désintègre en particules invisibles.
Ces événements de fusion de bosons vecteurs manifestent en outre des « jets » de particules émises vers les extrémités des détecteurs, ce qui rend ce mode de production de bosons de Higgs plus facile à repérer que d'autres. Associés à l'énergie manquante dans les produits de collision, qui correspond à l'énergie emportée par les particules invisibles, ces jets et leurs propriétés constituent des signatures distinctives de ces événements.
Les études menées à ATLAS et CMS n'ont pas révélé d'excédent de ces événements « invisibles » par rapport au nombre attendu d'événements du bruit de fond qui pourraient présenter la même apparence. Cependant, elles ont montré que le boson de Higgs ne peut pas se désintégrer en particules invisibles plus souvent qu'un certain pourcentage de temps : 15% pour ATLAS et 18% pour CMS, contre un pourcentage attendu de 10% pour ATLAS comme CMS d'après les simulations s'appuyant sur le Modèle standard.
Ces limites concordent, et, interprétées dans le contexte des modèles de matière noire, elles se traduisent par des limites sur la force d'interaction des particules de matière noire avec les noyaux atomiques qui viennent compléter celles obtenues d'expériences hors collisionneur dans le domaine de la matière noire.
Alors que le LHC doit redémarrer un peu plus tard dans l'année et livrer plus de données, ATLAS et CMS vont sans aucun doute continuer à traquer l'invisible au moyen du boson de Higgs.
_____