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Publication dans Nature Physics
Le boson de Brout-Englert-Higgs se
désintègre en particules de matière
Avancée importante de l’expérience CMS
Le boson de Brout-Englert-Higgs a été découvert au CERN en 2012 en observant
des signaux très spécifiques dans les collisions de protons. Maintenant, pour la
première fois, des chercheurs démontrent que le boson de Brout-Englert-Higgs se
désintègre directement en particules de matière (fermions), avec des fréquences
compatibles avec les prédictions du Modèle Standard. Cette découverte est un grand
pas en avant et confirme notre compréhension de l’origine de la masse des
particules élémentaires qui constituent la matière. Les résultats ont été publiés le 22
juin 2014 dans Nature Physics.
Universités belges impliquées:
Université catholique de Louvain
Université de Mons
Université libre de Bruxelles
Universiteit Antwerpen
Universiteit Gent
Vrije Universiteit Brussel

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Des chercheurs de l'expérience CMS au CERN ont pour la première fois démontré
que le boson de Brout-Englert-Higgs se désintègre directement en des particules de
matière, aussi appelées fermions. Le 22 Juin 2014 Nature Physics a publié ces
résultats de l'expérience CMS (Compact Muon Solenoid). Des chercheurs de
l’Université libre de Bruxelles (ULB), en collaboration avec leurs collègues de
l’Université catholique de Louvain (UCL), l’Université de Mons (UMons), l’Université
d’Anvers (UAntwerpen), l’Université de Gand (UGent) et la Vrije Universiteit Brussel
(VUB), ont activement participé à cette avancée importante.
En 1964, Robert Brout, François Englert et Peter Higgs ont proposé un mécanisme
pour expliquer comment les bosons de jauge W et Z, les particules élémentaires qui
transmettent la force faible, acquièrent une masse. Ce mécanisme permet également
de comprendre comment les fermions, les particules qui constituent la matière,
peuvent être massifs. Leur mécanisme a été validé en juillet 2012 lorsque les
expériences CMS et ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) ont annoncé la découverte
d’une nouvelle particule compatible avec le boson BEH. Peu après, François Englert
et Peter Higgs ont reçu le Prix Nobel de Physique 2013.
Le boson BEH se désintègre presque immédiatement en particules plus légères; la
nature de ces particules plus légères ainsi que la fréquence avec laquelle de telles
désintégrations se produisent sont prédites avec précision dans le Modèle Standard
de la physique des particules. Jusqu’à présent, le boson BEH n’avait été observé
que lors de ses désintégrations en une paire de bosons de jauge, plus
particulièrement en bosons Z, W ou en photons.
Le nouveau résultat publié dans Nature Physics ce 22 juin démontre que le boson
BEH se désintègre également directement en paires de fermions - leptons tau et
quarks b -, avec des fréquences compatibles avec les prédictions du Modèle
Standard. Les données utilisées dans l’étude ont été collectées par l’expérience
CMS (en 2011-12) au LHC (Large Hadron Collider), le collisionneur de protons situé
à Genève, au CERN. La collaboration CMS compte plus de 3000 physiciens de
toutes nationalités, dont plus de 100 chercheurs belges. L’Université libre de
Bruxelles avec l’Université catholique de Louvain et l’Université de Mons participent
à l’expérience CMS et ont activement contribué aux nouveaux résultats publiés.
L’évidence de la désintégration directe du boson BEH en fermions est une étape
cruciale pour la vérification du Modèle Standard. Cependant, malgré son succès, le
Modèle Standard ne peut répondre à une série de questions importantes en
physique (existence d’autres bosons scalaires, asymétrie entre la matière et
l’antimatière, nature de la matière noire, les masses très différentes des particules
élémentaires, …). Le LHC, actuellement à l’arrêt, reprendra ses activités en avril
2015 à plus haute énergie et collectera de nouvelles données pour établir la nature
exacte du boson BEH et mesurer ses paramètres avec une meilleure précision. Des
déviations dans ses propriétés par rapport aux prédictions du Modèle Standard
seraient un indicateur clair d’une nouvelle physique au-delà du Modèle Standard. La
nouvelle prise de donnée du LHC (2015-17) à haute énergie permettra aussi aux
physiciens de rechercher des nouveaux types d’interaction ou de matière, comme
par exemple les particules susceptibles de composer la matière noire de l’univers.

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Contacts scientifiques :
Université libre de Bruxelles – contact Prof. Barbara Clerbaux & Prof. Pascal
Vanlaer
Boulevard du Triomphe, 1050 Bruxelles
 [email protected]
 02/6293214 & 0491/613443
 [email protected]
 02/6293898 & 0485/987443
Université catholique de Louvain – contact Prof. Vincent Lemaitre
Chemin du Cyclotron 2, 1348 Louvain-la-Neuve
 [email protected]
 010/473241
Université de Mons – contact Dr. Evelyne Daubie
Avenue Maistriau 19 B, 7000 Mons
 [e-mail]
 065/373390
Universiteit Antwerpen – contact Prof. Nick van Remortel & Prof. Albert De
Roeck
Groenenborgerlaan 171, 2020 Antwerpen
 [email protected]
 [e-mail]
 03/2653568 & 0475/841601
Universiteit Gent – contact Prof. Dirk Ryckbosch
Proeftuinstraat 86, 9000 Gent
 [email protected]
 09/2646543
Vrije Universiteit Brussel – contact Prof. Jorgen D’Hondt
Pleinlaan 2, 1050 Brussel
 [email protected]
 0496/704865