On dit souvent en science que des affirmations extraordinaires nécessitent des preuves extraordinaires. Des mesures récentes de la masse de la particule élémentaire connue sous le nom de boson W fournissent une étude de cas utile pour expliquer pourquoi. L’année dernière, les physiciens du Laboratoire Fermi ont fait sensation lorsqu’ils ont rapporté une mesure de la masse du boson W qui s’écartait assez significativement des prédictions théoriques du soi-disant modèle standard de la physique des particules – un indice alléchant de nouvelle physique. D’autres ont conseillé la prudence, car la mesure contredisait les mesures précédentes.
Cette prudence semble justifiée. La collaboration ATLAS au Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN a annoncé une nouvelle analyse améliorée de ses propres données sur le boson W et a découvert que la valeur mesurée de sa masse était toujours conforme au modèle standard. Avertissement : C’est un résultat préliminaire. Mais cela réduit la probabilité que la mesure 2022 du Fermilab soit correcte.
« La mesure de la masse W est l’une des mesures de précision les plus difficiles effectuées sur les collisionneurs de hadrons », a déclaré le porte-parole d’ATLAS, Andreas Hoecker. « Cela nécessite un étalonnage extrêmement précis des énergies et des impulsions mesurées des particules, ainsi qu’une évaluation minutieuse et un excellent contrôle des incertitudes de modélisation. Ce résultat mis à jour d’ATLAS fournit un test rigoureux et confirme la cohérence de notre compréhension théorique des interactions électrofaibles. »
Comme nous l’avons signalé précédemment, le modèle standard décrit les éléments de base de l’univers et la manière dont la matière a évolué. Ces blocs peuvent être divisés en deux clans de base : les fermions et les bosons. Les fermions constituent toute la matière de l’Univers et comprennent les leptons et les quarks. Les leptons sont des particules qui ne participent pas à la cohésion du noyau atomique, comme les électrons et les neutrinos. Leur travail consiste à aider la matière à se transformer par désintégration nucléaire en d’autres particules et éléments chimiques, en utilisant la force nucléaire faible. Les quarks constituent le noyau atomique.
Les bosons sont les liens qui unissent les autres particules entre elles. Les bosons passent d’une particule à l’autre, ce qui engendre des forces. Il existe quatre «bosons de jauge» liés à la force. Le gluon est associé à la force nucléaire forte : il « colle » ensemble le noyau d’un atome. Le photon porte la force électromagnétique, qui donne naissance à la lumière. Les bosons W et Z portent la force nucléaire faible et donnent lieu à différents types de désintégration nucléaire. Et puis il y a le boson de Higgs, une manifestation du champ de Higgs. Le champ de Higgs est une entité invisible qui imprègne l’Univers. Les interactions entre le champ de Higgs et les particules aident à donner de la masse aux particules, les particules qui interagissent plus fortement ayant des masses plus importantes.
