CERN's ATLAS detects evidence for decay of Higgs boson into muon–antimuon pair
Note de la rédaction
Crédit : CERN
Bien que son existence ait été théorisée depuis des décennies, le boson de Higgs a finalement été observé en 2012 au Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN. Depuis, il fait l'objet d'études approfondies au LHC. Une nouvelle étude menée par des chercheurs du CERN combine les données des deux dernières campagnes d'observation d'ATLAS – l'un des deux détecteurs à usage général du LHC – pour démontrer que le boson de Higgs peut se désintégrer en une paire muon-antimuon.
L'étude, publiée dans Physical Review Letters, fait état d'un signal excédentaire significatif de 3,4 écarts-types par rapport au bruit de fond, lorsque les deux campagnes d'observation sont combinées – une valeur supérieure aux résultats précédents obtenus avec le Solénoïde Compact à Muons (CMS), qui étaient de 3,0 écarts-types.
Le mécanisme et la masse du boson de Higgs
Les physiciens ont une bonne raison de rechercher cette désintégration particulière du boson de Higgs. Dans le monde étrange de la physique des particules, où les particules subatomiques sont décrites par leurs « saveurs » et où les particules qui entrent en contact avec leurs antiparticules correspondantes s'annihilent, la masse d'une particule résulte des interactions avec le champ de Higgs.
Spectre de masse invariante des dimuons observé, combinant toutes les catégories de la troisième campagne d'observation (Run-3). Crédit : Physical Review Letters (2025). DOI : 10.1103/gzdh-p159
Selon le Modèle Standard, le boson de Higgs est une manifestation du champ de Higgs et, lorsqu'il interagit avec une particule, il lui confère une masse. Bien sûr, la réalité est plus complexe, mais il suffit de dire que l'observation de ces interactions par les physiciens confirme la théorie selon laquelle ce mécanisme de Higgs est responsable de la masse des particules et que le Modèle Standard est valide.
L'intensité de ces interactions est proportionnelle à la masse de la particule interagissante ; ainsi, les particules présentant des interactions fortes ont des masses plus élevées. Les particules sans masse, quant à elles, n'interagissent pas du tout avec le champ de Higgs.
Lors d'expériences antérieures, les physiciens ont observé des interactions entre des particules subatomiques plus lourdes, appelées « fermions de troisième génération », comme les quarks top, les quarks bottom et les leptons tau, via des interactions appelées « couplages de Yukawa ».
« Les interactions de Yukawa du boson de Higgs avec les fermions chargés de troisième génération sont désormais bien établies. Cependant, son couplage de Yukawa avec les fermions de deuxième génération reste à déterminer avec certitude », expliquent les auteurs de l'étude.
Couplage du boson de Higgs avec les fermions de deuxième génération
Les muons sont un type de fermion de deuxième génération : plus légers que les fermions de troisième génération, mais plus lourds que les fermions de première génération, comme les électrons. La désintégration d'un boson de Higgs en une paire muon-antimuon constitue un test crucial du mécanisme de Higgs pour les fermions de deuxième génération. Les collisions proton-proton observées à ATLAS offrent une opportunité idéale pour détecter ce phénomène.
Bien que cette désintégration soit extrêmement rare pour un boson de Higgs, les données récentes d'ATLAS apportent des preuves supplémentaires de son existence, et l'équipe affirme que ses résultats sont compatibles avec les prédictions du Modèle Standard. Des observations supplémentaires auprès d'ATLAS, ainsi que de CMS, pourraient renforcer la confiance dans ces résultats et même ouvrir la voie à l'étude des couplages du boson de Higgs pour des particules encore plus légères.
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RESUME
L’expérience ATLAS du CERN détecte des preuves de la désintégration du boson de Higgs en une paire muon-antimuon.
Les données ATLAS du LHC montrent des preuves de la désintégration du boson de Higgs en une paire muon-antimuon, avec une signification statistique de 3,4σ. Cette désintégration rare confirme le rôle du mécanisme de Higgs dans la structuration des fermions de deuxième génération, conformément aux prédictions du Modèle Standard, et étend les observations précédentes limitées aux particules plus lourdes de troisième génération.
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COMMENTAIRES
1/Est -ce le CERN qui a découvert le boson de Higgs ?
Les étoiles, les planètes etc n’ont pu apparaître que parce que les particules ont acquis leur masse grâce à un champ fondamental associé au boson de Higgs. L’existence de ce champ conférant la masse a été confirmée en 201
2/Qu'a dit Stephen Hawking à propos du boson de Higgs ?
Stephen Hawking : la physique serait « plus intéressante » si le boson de Higgs n'avait pas été découvert.!!!!
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Je ne suis pas étonné ....mais je rappelle que le Boson de Higgs
est la seule particule qui conserve une masse même à très haute énergie. Il possède un spin nul, une parité paire (positive), une charge électrique et une charge de couleur nulles, et il interagit avec la masse. Il est également très instable et se désintègre presque instantanément en d'autres particules par plusieurs voies possibles......
Alors quelle est sa ''relation'' avec la matière noire ? ?Réponse :
L’expérience CMS étudie le boson de Higgs comme une fenêtre potentielle sur la matière noire et impose des contraintes sur ce mécanisme, qui donne lieu à des jets isotropes de particules de basse énergie.
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More information: G. Aad et al, Evidence for the Dimuon Decay of the Higgs Boson in 𝑝𝑝 Collisions with the ATLAS Detector, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/gzdh-p159
Journal information: Physical Review Letters
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