La Science, CQFDPhysicien des particules à l'Université de Pise et chercheur au CERN, Guido Tonelli a dirigé la collaboration CMS (Compact Muon Solenoid), regroupant 5.500 scientifiques de 54 pays.
C'est cette expérience qui, couplée au détecteur ATLAS dirigé par Fabiola Gianotti, a conduit à la découverte officielle du boson de Higgs, annoncée le 4 juillet 2012.
Le boson de Higgs est la 17ème particule du modèle standard de la physique des particules,
indispensable pour expliquer la masse des particules élémentaires. Le champ de Higgs, omniprésent dans l'univers, confère leur masse aux particules qui le traversent par interaction. Sans lui, aucune matière organisée ne pourrait exister : ni atomes, ni étoiles, ni vie.
C’est dans l’objectif de valider l’existence du boson de Higgs que le LHC a été créé au CERN. C’est un accélérateur de particules construit sous la forme d’un anneau de 27 km : deux faisceaux de protons en sens opposés y sont accélérés jusqu'à 7 TeV chacun, pour des collisions à 14 TeV.
Le boson de Higgs y a été produit. C’est un événement très rare puisque seule une collision sur un milliard génère la création d’un boson, ce qui correspond à moins d'un boson par seconde malgré 600 millions de collisions par seconde.
Une fois produit, il a fallu le détecter. Le CMS est un des 4 détecteurs. Pesant 14.000 t, il capte ls particules issues des collisions grâce à 4 couches concentriques : trajectographes, calorimètre électromagnétique (photons/électrons), calorimètre hadronique (protons/neutrons) et chambres à muons.
L’ensemble permet de repérer et caractériser presque toutes les particules susceptibles d’être produites lors d’une collision (sauf les neutrinos), dont les bosons de Higgs.
Le boson de Higgs se désintègre en 10⁻²² secondes, rendant toute détection directe impossible.
Il peut se désintégrer de différentes manières, et les physiciens ont cherché des excès statistiques dans deux canaux de désintégration en particulier : désintégration en 2 photons, et désintégration 2 bosons Z puis en 2 paires de leptons.
C’est en combinant les résultats concordants de CMS et ATLAS à une énergie d’environ 125 GeV que le seuil de preuve requis a été atteint, validant la découverte du boson de Higgs.
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Matière - Une magnifique illus...
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