Deux études indépendantes, réalisées par les collaborations internationales ATLAS et CMS auprès du Grand collisionneur de hadrons (LHC), intitulées respectivement "A detailed map of Higgs boson interactions by the ATLAS experiment ten years after the discovery" et "A portrait of the Higgs boson by the CMS experiment ten years after the discovery", qui ont été publiés dans la revue Nature, présentent les résultats les plus complets jamais réalisés sur les propriétés du boson de Higgs. Elles font apparaître que les propriétés de cette particule unique en son genre affichent une très bonne concordance avec les prédictions du Modèle standard de la physique des particules.

En outre, ces études montrent « que la particule devient progressivement un outil puissant pour rechercher des phénomènes inconnus, lesquels, pour autant qu’on arrive à les découvrir, pourraient contribuer à percer certains parmi les plus grands mystères de la physique, tels que la nature de la mystérieuse matière noire, présente dans tout l'Univers ».

Rappelons que le boson de Higgs « est la manifestation, sous la forme d’une particule, d'un champ quantique omniprésent, appelé 'champ de Higgs', qui est un élément essentiel dans la description de l'Univers tel que nous le connaissons » puisque « sans ce champ, des particules élémentaires telles que les quarks, qui constituent les protons et les neutrons du noyau atomique, ainsi que les électrons qui l'entourent, n'auraient aucune masse, tout comme les particules lourdes (bosons W), porteuses de l'interaction faible chargée qui déclenche les réactions nucléaires alimentant le Soleil ».

Dans ce contexte, pour « explorer tout le potentiel des données du LHC pour l’étude du boson de Higgs, et notamment de ses interactions avec d'autres particules, ATLAS et CMS combinent les analyses de nombreux processus complémentaires dans lesquels sont produits des bosons de Higgs qui se désintègrent en d'autres particules ».

Les deux études en question ici, menées indépendamment l’une de l’autre, ont utilisé « l'intégralité de leurs données de la deuxième période d'exploitation du LHC, chaque ensemble de données comprenant plus de 10 000 millions de millions de collisions proton-proton et environ 8 millions de bosons de Higgs, soit 30 fois plus qu'à l'époque de la découverte de la particule ». Elles « combinent un nombre et une variété sans précédent de processus de production et de désintégration de bosons de Higgs afin d'obtenir un ensemble de mesures d'un niveau de détail et de précision inédit à ce jour de leurs taux, ainsi que de l’intensité des interactions du boson de Higgs avec d’autres particules ».

Au bout du compte, « toutes ces mesures présentent une très bonne concordance avec le Modèle standard dans une gamme d'incertitudes qui dépend de la fréquence d'un processus donné ». Concernant, « l’intensité de l'interaction du boson de Higgs avec les particules porteuses de l'interaction faible, on atteint une incertitude de 6 %, alors que, dans des analyses similaires réalisées avec la totalité des données de la première période d'exploitation, « on avait pour cette même force d'interaction une incertitude de 15 % ».

Finalement, «dix ans à peine après la découverte du boson de Higgs au LHC », ces nouvelles analyses combinées « fournissent, entre autres résultats nouveaux, des limites strictes concernant l'interaction du boson de Higgs avec lui-même, ainsi que des limites sur des phénomènes inconnus se situant au-delà du Modèle standard, tels que la désintégration du boson de Higgs en des particules invisibles qui pourraient constituer la matière noire ».