• Physique: la collaboration ATLAS rend compte d'un ensemble de travaux menés pour trouver une nouvelle particule qui pourrait être un facteur contribuant à la légèreté du Higgs!____¤201809

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Combination of the searches for pair-produced vector-like partners of the third-generation quarks at s= 13 TeV with the ATLAS detector» sont publiés dans la revue Physical Review Letters et disponibles en pdf, rend compte d'un ensemble de travaux menés par la collaboration ATLAS pour trouver une nouvelle particule (dite quark t de type vecteur) qui pourrait être un facteur contribuant à la légèreté du boson de Higgs.

     

    Rappelons tout d'abord que le problème de la 'légèreté' du boson de Higgs «préoccupe les physiciens des particules depuis la découverte du Higgs en 2012» du fait que «la théorie expliquant l'interaction du Higgs avec la plus massive de toutes les particules élémentaires observées, le quark t, inclut des corrections à un niveau fondamental (quantique) qui pourraient entraîner une masse du Higgs beaucoup plus importante que la valeur mesurée, qui est 125 GeV».

     

    Plus précisément, l'expression 'beaucoup plus importante' sous-entend «que cette différence pourrait être de seize ordres de grandeur». Il en découle que «la faiblesse de la masse du Higgs semble indiquer l'existence possible d'autres particules susceptibles de rendre caduques les corrections quantiques s’appliquant aux interactions avec le quark t (et d'autres particules lourdes)».

     

    Parmi les hypothèses «formulées pour éliminer les fortes corrections quantiques apportées à la masse du boson de Higgs», beaucoup d'entre elles «font appel au quark t de type vecteur, particule hypothétique non prédite par le Modèle standard de la physique des particules». Le quark t de type vecteur, «contrairement au quark t du Modèle standard, qui se désintègre invariablement en un quark b et un boson W», se désintégrerait «selon trois modes différents, si tant est qu'il se désintègre en particules du Modèle standard»: dans un mode de désintégration, on obtient un quark b et un boson W, dans un deuxième mode, un boson Z et un quark t et dans le troisième mode, un boson de Higgs et un quark t.

     

    En vue d'augmenter «ses chances de trouver des quarks t de type vecteur», la collaboration ATLAS a effectué plusieurs types de recherches «à partir des données issues des collisions proton-proton recueillies auprès du LHC en 2015 et 2016 à une énergie de 13 TeV». Chacune de ces recherches s'est intéressée «à un ensemble particulier de désintégrations de particules». Ensuite, la collaboration ATLAS a combiné les données obtenues pour «augmenter les chances de trouver des quarks t de type vecteur, sans pour autant observer d’indice de cette particule hypothétique».

     

    Néanmoins, cette analyse a permis d'étendre la portée des différentes recherches séparées et «de fixer les limites inférieures les plus contraignantes à ce jour sur la masse des quarks t de type vecteur», puisqu'elle exclut «les quarks t de type vecteur ayant des masses inférieures à environ 1300 GeV pour toute combinaison des trois désintégrations du quark t en particules du Modèle standard», alors que la précédente limite inférieure retenue pour une recherche individuelle était 1190 GeV.

     

     


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