Où se cache le boson ?

Le LHC permet de créer le boson, mais celui-ci ne porte pas une pancarte montrant clairement sa présence, comment peut-on le détecter ?

Comme dit précédemment, le boson de Brout-Englert-Higgs est très massif et se désintègre rapidement en d’autres particules (raison pour laquelle nous ne le trouvons pas dans la nature). Mais il y a une astuce ! La manière dont le boson se désintègre est prédite par la théorie. Ainsi, nous connaissons la signature que laissera le boson lorsqu’il se désintègrera. Nous savons par exemple que le boson peut se désintégrer en deux photons.

Donc si après une collision nous observons deux photons, cela veut dire que nous avons créé un boson de Brout-Englert-Higgs qui s’est ensuite désintégré ?

Peut-être… En effet, d’autres processus physiques ont les mêmes signatures celles du boson de Brout-Englert-Higgs.

Imaginez que vous lanciez deux dés dont vous sommez ensuite le résultat. Si vous obtenez 12, cela veut dire que les deux dés sont tombés sur 6, il n’y a pas de doute là dessus. Mais si le total est 5, les dés pourraient être 1+4 ou 2+3.

Si dans l’exemple précédent nous nous intéressions à 1+4 que nous nommerons le « signal » ou encore ce que nous voulions observer, alors 2+3 est ce que nous appelons le « bruit de fond ». Celui-ci donne la même somme mais n’est pas ce que nous recherchions.

Nous devons donc faire la part des choses afin d’être sûrs d’avoir affaire à la bonne particule. Mais avant de savoir comment distinguer le signal du bruit de fond, regardons d’abord comment nous identifions la signature laissée par une particule.