Deux études, dont les résultats intitulés «Observation of H→bb¯ decays and VH production with the ATLAS detector» (disponibles en pdf) et «Observation of Higgs boson decay to bottom quarks» (disponibles en pdf) sont publiés dans la revue Physical Review Letters, rapportent, six ans après la découverte du boson de Higgs, l'observation de la désintégration de cette particule en d'autres particules fondamentales, les quarks bottom et charme. Cette observation, réalisée par les collaborations ATLAS et CMS auprès du LHC (CERN), est «compatible avec l'hypothèse que le champ quantique lié au boson de Higgs donne également sa masse au quark b».

Rappelons tout d'abord que «d'après le Modèle standard de la physique des particules, dans 60 % des cas, le boson de Higgs se désintègre en une paire de quarks b, qui vient en deuxième position par sa masse sur l'ensemble des six quarks». Il est crucial de chercher à valider cette prédiction en vue, soit d'étayer le Modèle standard, soit de remettre en question «les fondements du Modèle en ouvrant la voie à une nouvelle physique».

La difficulté de cette opération provient du fait «qu'il existe de nombreux autres modes de production des quarks b dans les collisions proton-proton», ce qui rend compliqué de retrouver le signal de désintégration du boson de Higgs dans le 'bruit de fond' «constitué par toutes les autres désintégrations», alors que «les modes de désintégration du Higgs observés au moment de la découverte de la particule, tels que la désintégration en une paire de photons, qui sont plus rares, sont beaucoup plus faciles à repérer».

Dans ce contexte, afin d'extraire le signal, «les collaborations ATLAS et CMS ont toutes deux combiné des données issues de la première et de la deuxième périodes d'exploitation du LHC, correspondant à des collisions à des énergies de 7, 8 et 13 TeV». Ensuite, «des méthodes d'analyse complexes ont été appliquées aux données».

Au bout du compte, «la détection de la désintégration du boson de Higgs en une paire de quarks b, avec une signification statistique supérieure à cinq écarts-types» a été obtenue «aussi bien par ATLAS que par CMS». De plus, «les deux équipes ont mesuré un taux de désintégration qui correspond à la prédiction du Modèle standard, dans les limites de la précision actuelle de la mesure».

A l'avenir, les collaborations, avec davantage de données, «amélioreront la précision de ces mesures, et d'autres mesures, et pourront étudier la désintégration du boson de Higgs en une paire de fermions beaucoup moins massifs appelés muons, tout en continuant à rechercher d'éventuels écarts dans les données, susceptibles de révéler une physique au-delà du Modèle standard».