La bosse di-photon au LHC : nouvelles de la

La bosse di-photon au LHC : nouvelles de la frontière
énergie (mésocentre CIMENT)
Jan Stark∗1
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LPSC – Université Joseph Fourier – France
Résumé
Le grand collisionneur de hadrons, Large Hadron Collider (LHC) en anglais, est le plus
puissant accélérateur de particules au monde. Il a été mis en fonction en 2008 au siège
de l’organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) près de Genève en Suisse. Pour des raisons techniques et pendant ses premières années d’opération, l’énergie des
faisceaux de particules dans le LHC était limitée à environ la moitié de l’énergie qui était
initialement prévue. Cette première phase d’opération a néanmoins permis la découverte
d’une nouvelle particule, le boson de Higgs, en 2012.
Grâce à des améliorations techniques qui ont été mises en place après la découverte du
boson de Higgs, le LHC a vu une augmentation très importante de l’énergie des faisceaux
de particules. En effet, depuis 2015 le LHC opère à des énergies qui sont très proches de
l’énergie initialement prévue.
Les collisions de particules très énergétiques qui sont produites dans le LHC nous permettent d’explorer les lois fondamentaux de la physique dans un régime en énergie élevée qui
n’a jamais été accessible auparavant. Dit dans
le jargon de la physique fondamentale, le LHC est < < à la frontière en énergie > > (< < energy frontier > > en anglais). De nombreuses théories prédisent l’apparition de nouveaux
phénomènes dans ce régime d’énergie. Ces phénomènes
peuvent, p.ex., se manifester par la production de nouvelles particules très massives qui n’ont
pas été observées jusqu’à présent.
Dans cette présentation, nous n’allons pas tenter l’exercice de décrire l’ensemble du programme de recherche des expériences auprès du LHC. Nous allons choisir une étude typique
et la discuter plus en détail et de façon accessible aux non-experts. L’exemple choisi est la
recherche de nouvelles particules massives qui se désintègrent en deux photons. Les résultats
de cette étude ont récemment suscité un grand intérêt dans la communauté des physiciens
théoriciens. Un article dans la revue populaire Science & Vie (mai 2016) ainsi que la couverture de cette revue témoignent de cet intérêt. Le mésocentre grenoblois CIMENT a joué
un rôle clé dans la prédiction du bruit de fond attendu dans cette recherche de nouvelles
particules, et a ainsi permis de comparer précisément les données réelles à la théorie.
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Intervenant
sciencesconf.org:equipameso2016:125959