Sciences & Technique Le boson de Higgs pris en flagrant délit de désintégration

Six ans après la découverte du boson de Higgs, des physiciens ont annoncé mardi avoir enfin observé la désintégration de cette particule fondamentale, qui donne leur masse à nombre d'autres particules, en une paire de petites particules, les "quarks bottom".

Ce résultat a été obtenu au grand collisionneur de particules LHC du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire), basé à Genève.

La découverte expérimentale en 2012 du boson de Higgs, prédit dès 1964, a été récompensée par l'attribution du prix Nobel de physique à François Englert (Belgique) et Peter Higgs (Grande-Bretagne) l'année suivante.

Le boson de Higgs est considéré comme la clef de voûte du Modèle standard de la physique des particules, qui définit la structure fondamentale de la matière.

Ce modèle théorique, élaboré dans la deuxième moitié du XXè siècle, prédit notamment que dans 60% des cas, le boson de Higgs se décompose en une paire de quarks bottom (ou quarks b).

Les quarks sont aussi des particules fondamentales. Il en existe de six sortes. Notamment le plus lourd, le quark top (quark t), suivi du quark bottom, qui vient en deuxième position par sa masse.

Il était "crucial de confirmer ou d'infirmer cette prédiction" du Modèle standard sur la désintégration du boson de Higgs en quarks b, souligne le CERN dans un communiqué.

Après des années d'efforts, les collaborations scientifiques ATLAS et CMS du CERN sont parvenues à saisir cette "insaisissable désintégration" du boson de Higgs en une paire de quark b.

"Ce résultat est indubitablement une confirmation du Modèle standard et un triomphe pour nos équipes d'analystes", considère Karl Jakobs, porte-parole de l'expérience ATLAS. Mais au départ, "nous avions des doutes sur notre capacité à observer cette désintégration", reconnaît-il.

Le boson de Higgs est une particule très instable qui se désintègre rapidement en diverses particules.

Les chercheurs n'étaient jamais parvenus à observer sa désintégration en quarks b. Cette dernière est particulièrement difficile à repérer car il existe de nombreux autres modes de production de quarks b à l'occasion de collisions de particules.

"Il est donc compliqué d'isoler le signal de désintégration du boson de Higgs du +bruit de fond+ constitué par les autres types de désintégration", souligne le CERN.

"C'est un peu comme repérer une aiguille dans une botte de foin", déclare à l'AFP Pauline Gagnon, auteur du livre "Qu'est-ce que le boson de Higgs mange en hiver?".

"Une fois encore, le Modèle standard a marqué un point", ajoute cette ancienne chercheuse au CERN.

"C'est à la fois un exploit" d'avoir réussi à confirmer cette prédiction du Modèle standard et "les gens qui l'ont fait peuvent être extrêmement fiers", souligne cette Canadienne.

"Mais c'est aussi une déception" pour la communauté des physiciens car "le Modèle standard n'a encore jamais été pris en défaut". "Or l'on sait qu'il est incomplet car il n'explique pas certaines choses, notamment la matière noire, qui représente 27% de l'Univers".

Le Modèle standard repose sur deux principes. Le premier, c'est que toute la matière est faite de particules fondamentales, "comme des blocs de Lego", rappelle la chercheuse.

Le second, c'est que ces particules interagissent entre elles en s'échangeant d'autres particules.

Mais ce modèle a ses limites et les physiciens tentent de trouver une théorie plus puissante et plus complète qui permette de combler ses lacunes.

Plus grand collisionneur au monde, le Grand Collisionneur de Hadrons (LHC), situé à la frontière franco-suisse, comprend un tunnel en forme d'anneau de 27 kilomètres, dans lequel s'entrechoquent des faisceaux de protons pour faire surgir toutes sortes de particules.