Moriond, printemps de particules

Des records de précision au LHC

Les grandes expériences du Grand collisionneur de hadrons (LHC) au Cern ont présenté beaucoup de résultats récents, et notamment les premiers issus de l’ensemble des données disponibles à l’heure actuelle. Ces analyses ont pu bénéficier en 2016 de la performance exceptionnelle et bien au-delà des attentes par le LHC et la chaîne d’accélérateurs. Plusieurs nouveaux résultats importants ont été présentés. Ainsi la collaboration CMS a annoncé une nouvelle mesure de la masse du boson de Brout-Englert-Higgs (BEH) en utilisant le canal de désintégration ZZ*→ 4 leptons avec une incertitude qui égale à elle seule celle du premier run du LHC, obtenue à l’époque en combinant les résultats de deux canaux de désintégration d’Atlas et CMS ! Du côté de la collaboration Atlas, la mesure de la masse du boson W, encore jamais réalisée au LHC, a été au centre des discussions. Avec une incertitude totale de presque 19 MeV, elle devient la mesure la plus précise jamais effectuée par une seule expérience.

À la recherche de nouvelle physique

Avec le très gros volume de données accumulé au long de l’année, les scientifiques espèrent confirmer la validité du cadre théorique du Modèle Standard des particules et pouvoir interpréter des éventuelles déviations à ce modèle comme des signes de "nouvelle physique". Lors des Rencontres de Moriond, plusieurs intervenant.e.s ont présenté les recherches directes expérimentales de cette nouvelle physique. Les limites obtenues sur les masses de particules hypothétiques, appelées "exotiques" ont encore été repoussées. Mais comment repérer cette nouvelle physique, si elle existe ?

La seule indication persistante depuis quelques années ans provient des mesures de précision effectuées par la collaboration LHCb sur les désintégrations du méson beau (B). En particulier, les analyses révèlent une déviation par rapport à la théorie pour la désintégration B→K^*_μ+μ- qui été confirmée par l’expérience Belle au Japon. Les collaborations Atlas et CMS, également très investies dans cette quête, ont montré leurs premiers résultats. Par ailleurs, LHCb a également constaté que les désintégration B⁺→K⁺_μ+μ- et B⁺→K⁺ee ne semblent pas suivre les prédictions du Modèle Standard. Ces deux déviations inspirent beaucoup les théoricien.ne.s, générant un très grand nombre de publications scientifiques. Plusieurs modèles ont ainsi été proposés pour expliquer ces deux anomalies, parmi lesquels ceux postulant l’existence de particules appelées leptoquarks, de nouveaux bosons vecteurs Z’ (Z prime) et des particules Higgs composites.

Quelles masses pour les neutrinos ?

Il y a quinze ans, l’observation du phénomène d’oscillations des neutrinos a permis de démontrer que leur masse n’était pas nulle. Depuis lors, d'autres expériences ont vu le jour pour compléter et contraindre de mieux en mieux le cadre théorique permettant de décrire ces oscillations. On sait notamment que les neutrinos détectés lors des interactions sont en fait des mélanges de trois neutrinos (1, 2 et 3) de masses différentes. Aux rencontres de Moriond, plusieurs collaborations ont présenté des résultats visant à éclairer un peu plus les propriétés de ces particules. La combinaison des mesures de NOVA aux États-Unis avec ceux de T2K (Japon), SuperK (Japon), IceCube (pôle Sud) et MINOS (États-Unis) contribuent à restreindre les régions possibles pour la différence des masses Δm²₂₃ et l’angle de mélange sin²Θ₂₃.

La rencontre, un état d’esprit à Moriond

Cette session "électrofaible" a rassemblé près de 170 physicien.ne.s. La majorité travaille sur des détecteurs de particules et astroparticules et un tiers sont théoricien.n.e.s sur les mêmes thématiques. Avec 37 ans de moyenne d’âge et la moitié de nouveaux et nouvelles venu.e.s, le dynamisme était au rendez-vous. Les bien-nommées Rencontres de Moriond, favorisent depuis leur origine les discussions informelles et spontanés entre théoricien.ne.s et expérimentateur.trice.s. Cette année encore, l’ambiance était au rendez-vous et les présentations furent ponctuées de très nombreux échanges dans la salle de conférence, autour d’un verre ou sur les pistes de la station de ski.

Ce compte-rendu, loin d’être exhaustif, pourra être complété par la consultation des nombreuses présentations à retrouver sur le site des Rencontres où l’on retrouvera également les présentations de la session dédiée à la "chromodynamique quantique et les interactions de haute énergie" qui s’est déroulée la semaine suivante, du 25 mars au 1er avril 2017.

Pour en savoir plus

• Site officiel des rencontres de Moriond
• Toutes les présentations de la session électrofaible
• À lire sur le site du Cern "Moriond : des montagnes de nouveaux résultats de précision"
• "La France en première ligne dans la recherche sur les neutrinos" (mis à jour en juillet 2016)