International Physics Masterclasses

La Recherche au LHC

Le LHC est l'accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant au monde. Il a été construit pour explorer des zones inconnues au-delà du Modèle Standard. Malgré tous ses succès dans la description des briques élémentaires et des forces de notre Univers, et malgré les nombreuses mesures expérimentales parfaitement en accord avec ses prédictions, le Modèle Standard ne répond pas à toutes les questions. Les expériences du LHC apporteront peut être des réponses à certaines des plus brulantes: comment les particules acquièrent-elles leurs masses ou pourquoi l'Univers contient plus de matière que d'antimatière.

Lors de la première phase de prise de données du LHC, les physiciens se concentrent sur les particules élémentaires connues. En quelques semaines la plupart d’entre elles ont toutes été redécouvertes, par exemple les systèmes liés quark-antiquark (appelés génériquement "charmonium" et "bottomonium" et découverts respectivement en 1974 et 1977), les quarks top (isolés car très lourds et découverts en 1995) et les bosons W et Z (découverts au CERN en 1983). Pour observer avec certitude de nouvelles particules dans les collisions proton-proton, il faut d'abord pouvoir identifier sans ambiguité les particules déjà connues dans les événements du LHC. C’est le défi que doivent relever les physiciens des particules, et il nécessite un vrai travail de détective ! Cependant, une fois trouvé le moyen d’identifier ces particules connues, elles peuvent être utilisées afin d’étudier la physique d’un processus connu dans le nouvel environnement de haute énergie du LHC. Et ceci est une clé indispensable avant de pouvoir mettre en évidence de nouveaux processus physique.

Dans notre étude, nous allons ainsi nous intéresser au boson Z, l’un des médiateurs de l’interaction faible. En redécouvrant le Z au LHC, nous pouvons étudier une physique déjà connues à cette nouvelle énergie, et ainsi espérer par la suite découvrir des choses nouvelles et excitantes au LHC.