Le Tevatron annonce ses nouveaux résultats sur le Higgs
Avec deux jours d'avance sur le séminaire du 4 juillet au CERN, les éxperiences CDF et D0 du Tevatron de Fermilab (Chicago) ont annoncé le 2 juillet leur nouveaux résultats sur la recherche du boson de Higgs lors d'un séminaire retransmi en direct depuis le Fermilab. Ces résultats qui representent une amélioration par rapport à ceux publiés en mars dernier, montrent une indication de la présence du boson de Higgs dans le domaine de masse entre 115 et 135 Gigaéléctron-Volt (GeV). En combinant les données de CDF et D0 la signifiance statistique de ce signal est de 2,9 sigma ce qui correspond à une probabilité d'environ 1 sur 550 d'être un faux signal du à une fluctuation statistique du bruit de fond.
Cette probabilité pourrait paraitre très faible à première vue, toutefois, en physique des particules, la signifiance statistique requise communément pour pouvoir annoncer une découverte, est de 5 sigma, donc un niveau beaucoup plus sévère. Ceci étant dit, le nouveau résultat du Tevatron est particulièrement intéressant et en partie complémentaire aux recherches du Higgs au LHC, voyons pourquoi en analysant ces résultats. Le Tevatron (photo ici à gauche), qui a terminé ses operations en septembre 2011 après plus de 10 ans de fonctionnement, était un collisionneur proton-antiproton avec une énergie dans le centre de masse de 2 Teraéléctron-Volt (TeV). L'énergie des collisions est un facteur déterminant pour la production de nouvelles particules très massives comme le boson de Higgs. En effet dans les collisions proton-proton du LHC au CERN, à une énergie de 8 TeV en 2012, le nombre de bosons de Higgs produits est supérieur de plus d'un facteur dix. Par contre, au Tevatron, le nombre d'évènements de bruit de fond, pouvant mimer un signal est beaucoup plus contenu. Ceci permet aux physiciens de CDF et D0 de rechercher le boson de Higgs se désintégrant en une paire de quarks beaux (b quarks), qui est le mode de loin le plus probable pour un Higgs entre 100 et 135 GeV.
Comme nous le dit Gregorio Bernardi du LPNHE Paris (IN2P3/CNRS et Uni. P6 & P7) porteparole de l'éxpérience D0, dans le Fermilab press release du 2 juillet : “It is a real cliffhanger, we know exactly what signal we are looking for in our data, and we see strong indications of the production and decay of Higgs bosons in a crucial decay mode with a pair of bottom quarks, which is difficult to observe at the LHC. We are very excited about it.”
En particulier, les propriétes des couplages du boson de Higgs avec les différentes particules de matière comme les quarks, peuvent nous permettre d'acceder à des informations importantes pour comprendre quelles théories des intéractions fondamentales se cachent dérrière la déscription donnée par le Modèle Standard. Le couplage du boson de Higgs aux paires de quarks "b" est donc une étude, sur la quelle le Tevatron restera compétitif avec le LHC. En revanche, pour ce qui est de l'éventuelle découverte, ou de l'éxclusion de l'éxistence du boson de Higgs, comme conclu Robert Roser du Fermi National Accelerator Laboratory, porteparole de l'éxpérience CDF: “The Tevatron experiments accomplished the goals that we had set with this data sample, our data strongly point toward the existence of the Higgs boson, but it will take results from the experiments at the Large Hadron Collider in Europe to establish a discovery.”
Je tiens à remarquer que les recherches du Higgs et de nouvelle physique au-delà du Modèle Standard menées au Tevatron ont, pendant longtemps, constitué la frontière plus avancée des connaissances éxperimentales du domaine des particules élémentaires. Les méthodes de détéction et d'analyse développées par CDF et D0, sont à présent largement utilisées au LHC. Et, last but not least, toute une génération de physiciens des particules, dont moi même, a beaucoup appris au Tevatron en produisant des centaines de résultats de premier plan avant de rejoindre le LHC, la nouvelle frontière des hautes énergies.
Attendons donc les résultats des éxperiences LHC, ATLAS et CMS présentés le 4 juillet en direct du CERN, à demain!
Sandro de Cecco