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Derniers résultats d’ATLAS sur le boson de Higgs

par Sophie Trincaz - 9 mai 2013

L’expérience ATLAS, dans laquelle le LPNHE est engagé, a présenté de nouveaux résultats relatifs aux propriétés du boson de Higgs durant les conférences d’hiver. Les faits les plus marquants concernent la mesure des couplages et du spin qui permettent d’exclure un bon nombre d’explications alternatives à la présence de cette nouvelle particule : ainsi, ATLAS a réalisé la première combinaison d’études du spin dans les canaux diphotons, ZZ en 4 leptons et WW, dont les résultats sont en bon accord avec l’hypothèse d’un spin 0 (correspondant à un boson de Higgs), et excluent des modèles de spin 1 (boson vecteur) et spin 2 (graviton). Par ailleurs, les couplages du boson de Higgs sont en bon accord avec les prédictions du modèle standard de la physique des particules. Enfin pour la première fois, le mode de production du boson de Higgs par fusion de bosons vecteurs (VBF) a été mis en évidence avec une signification statistique de 3 sigmas.

Le groupe ATLAS du laboratoire a joué un rôle majeur dans ces études de spin et de VBF dans le canal diphotons (les éditeurs des notes préliminaires aux publications correspondantes étant chercheurs au LPNHE).

L’expérience ATLAS a aussi montré les premiers résultats de la recherche du boson de Higgs dans le canal Zgamma : là encore, le groupe du LPNHE a été leader dans cette étude avec un chercheur du laboratoire également éditeur de note.

La nouvelle particule découverte a donc tous les traits du boson de Higgs du modèle standard, et c’est désormais un travail de longue haleine qui attend ATLAS : il faudra probablement de nombreuses années d’études fines pour mettre en évidence d’éventuelles déviations entre les prédictions du modèle standard et les propriétés de cette particule.

A l’heure actuelle, le LHC est en arrêt technique et devrait reprendre au printemps 2015 avec une énergie de 13 TeV dans le centre de masse (contre les 7 et 8 TeV disponibles en 2011 et 2012), ce qui pourrait permettre de mettre en évidence la présence d’autres nouvelles particules.

  • Ci-dessous : Figure représentant la mesure de la distribution angulaire dans le canal diphotons permettant d’étudier le spin du boson de Higgs. Cette distribution correspond bien à ce qu’on attend d’une particule de spin 0.

  • Ci-dessous : Figure représentant la mise en évidence du mode de production par fusion de boson vecteur du boson de Higgs. Cette
    figure montre le rapport de la production du boson de Higgs par fusion de bosons vecteurs (VBF) sur la production par
    fusion de gluons et quarks tops (ggF+ttH). Le modèle standard prévoit que ce rapport vaut 1 (le minimum de la courbe se situe à 1 pour la courbe pointillée). Avec les données (trait plein) on observe un minimum qui se situe autour de 1. Par ailleurs, la largeur de la courbe est liée à la capacité de l’analyse à démonter l’existence de la production VBF. Ici, le croisement de la ligne verticale en 0 avec la courbe pleine pointe vers l’existence de ce mode de production avec une signification statistique de 3.1 sigma.

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