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Une percée passionnante au Large Hadron Collider (LHC) a permis aux scientifiques de faire une découverte incroyable qui pourrait changer fondamentalement notre compréhension de la physique des particules. Les collaborations ATLAS et CMS, qui ont travaillé sans relâche depuis la découverte monumentale du boson de Higgs en 2012, ont uni leurs forces pour trouver la première preuve alléchante d'un phénomène extraordinaire : la désintégration du boson de Higgs en un boson Z et un photon.
Le boson de Higgs, souvent appelé la « particule divine », est la particule fondamentale qui donne la masse aux autres particules. Comprendre ses propriétés et les différentes façons dont il se décompose en d'autres particules est crucial pour percer les mystères de l'univers. La désintégration récemment observée du boson de Higgs peut fournir une preuve indirecte de l'existence de particules autres que celles prédites par le modèle standard de la physique des particules. Ce modèle décrit les particules fondamentales et leurs interactions.
Selon le modèle standard, si un boson de Higgs a une masse d'environ 125 milliards d'électrons-volts, environ 0,15 % des bosons de Higgs se désintègrent en un boson Z et un photon. Cependant, les extensions du modèle standard offrent des taux de décroissance alternatifs. Par conséquent, la mesure précise du taux de désintégration est un trésor de connaissances, éclairant la physique au-delà du modèle standard et la véritable nature de l'énigmatique boson de Higgs.
Avant de faire cette découverte révolutionnaire, les équipes ATLAS et CMS ont examiné de manière indépendante les données collectées lors des collisions proton-proton au HAC. Ils ont soigneusement passé au peigne fin les événements de collision, à la recherche de signes de désintégration du boson de Higgs en un boson Z et un photon. Leurs stratégies consistaient à identifier le boson Z par sa désintégration en paires d'électrons ou de muons (cousins plus lourds des électrons), ce qui se produit environ 6,6 % du temps.
La clé du succès a été reconnue par les scientifiques comme une caractéristique - un pic étroit sur un fond lisse - dans la distribution de la masse totale des produits de désintégration. Pour augmenter la sensibilité, les équipes ont classé les événements en fonction des caractéristiques des processus de production du boson de Higgs. Ils ont utilisé des techniques avancées d'apprentissage automatique pour distinguer les signaux réels du bruit de fond.
Cette collaboration a considérablement augmenté la précision statistique et la couverture de leur recherche, conduisant à la première preuve convaincante de la désintégration du boson de Higgs en un boson Z et un photon.
Bien que le résultat soit en deçà de l'exigence généralement acceptée de 5 écarts-types pour une observation valide, le résultat présente une signification statistique de 3,4 écarts-types. De plus, la vitesse du signal mesurée a dépassé la prédiction du modèle standard de 1,9 écart-type, ce qui a provoqué encore plus d'excitation parmi les physiciens.
Cette découverte révolutionnaire nous rapproche de la découverte des secrets de l'univers, défiant notre compréhension actuelle de la physique des particules. Les recherches en cours au HAC promettent des découvertes encore plus profondes alors que les scientifiques continuent de repousser les limites de la connaissance humaine en plongeant dans le domaine mystérieux des interactions de particules. Alors que nous entamons ce voyage extraordinaire, nous attendons avec impatience le prochain chapitre de notre quête pour comprendre les éléments fondamentaux de notre existence.
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