À la recherche d'une nouvelle physique

Depuis la découverte du boson de Higgs en 2012, les travaux sur la description complète de la particule qui donnerait la masse aux autres particules élémentaires sont actuellement en cours. La possibilité serait qu'il existe d'autres bosons de Higgs, qui seraient partiellement responsables de la masse des particules. En s'appuyant sur des mesures de précision effectuées grâce au Grand collisionneur de hadrons (GCH) au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) en Suisse, des physiciens financés par l'UE ont tenté de confirmer ou d'éliminer cette hypothèse.

Le projet LHC-TOOLS-PHYS («Tools for the Large Hadron Collider - From Lagrangian to the experimental analysis») a tenté de rassembler des physiciens théoriciens et expérimentateurs pour étudier le modèle à deux doublets de Higgs. Ils ont développé un nouveau code logiciel pour analyser les scénarios spécifiques qui pourraient être suggérés par les expériences du GCH. SCANNERS permet de distinguer les différents modèles de brisure de symétrie.

Le modèle standard nécessite que les porteurs de l'interaction électrofaible aient la même symétrie/masse nulle pour permettre l'unification des forces nucléaires faibles et électromagnétiques. Bien qu'elle soit capable de décrire la brisure de symétrie électrofaible avec une particule scalaire, le boson de Higgs, la théorie n'a pas pu expliquer l'asymétrie baryonique mesurée dans l'Univers ni l'existence de la matière noire.

Dans ce contexte, l'équipe LHC-TOOLS-PHYS a examiné les extensions au secteur scalaire du modèle standard. Ces extensions minimales ont offert une phénoménologie de physique des particules riche dont les signatures distinctes peuvent être testées au GCH. Si un deuxième ou même un troisième boson existait, le GCH serait en mesure de les produire lorsqu'il commencera à fonctionner à une puissance supérieure en 2015.

Dans le quark top, les scientifiques de LHC-TOOLS-PHYS ont trouvé une excellente sonde pour le mécanisme de génération de masse et il serait la voie de désintégration préférée des nouvelles particules lourdes. Un grand nombre de quarks top sont produits au GCH chaque année. METOP, un générateur d'évènements Monte Carlo, a été proposé pour dériver des prévisions du modèle standard et les comparer aux données expérimentales.

Les outils logiciels et les hypothèses explorés dans le cadre du projet LHC-TOOLS-PHYS ont été partagés avec la communauté scientifique. Plus particulièrement, la collaboration ATLAS («A Toroidal LHC Apparatus») a accepté METOP en tant que générateur d'évènements officiel. Cette intégration devrait contribuer grandement à l'analyse de nouvelles données lors du prochain fonctionnement à une puissance supérieure et confirme l'extension du modèle standard en une théorie plus puissante.