La recherche de la source de matière noire est l’un des domaines clés de l’astronomie moderne, et le boson de Higgs peut en être la clé.
La confirmation de la découverte du boson de Higgs nous est parvenue en 2012 après des dizaines d'années de recherche. Le boson de Higgs, théoriquement prédit dans les années 1960 et confirmé expérimentalement au grand collisionneur de hadrons près de Genève, en Suisse, a finalement conduit à l'attribution du prix Nobel de physique à Peter Higgs et François Engler.
Comme nous le savons déjà, la particule de Higgs assure la médiation du champ de Higgs, qui donne une masse à toute la matière. La découverte du boson de Higgs au Grand collisionneur de hadrons est devenue «l’élément manquant» du modèle standard de la physique. Le modèle standard définit notre compréhension du monde quantique. Une sorte de livre de recettes qui nous permet de comprendre comment les particules et les forces subatomiques interagissent à petite échelle.
Cependant, bien que le modèle standard fonctionne pour la plupart de nos tâches, il ne s'agit pas d'un modèle complet. En particulier, le modèle standard n'inclut pas la gravité - une omission évidemment très importante. En outre, le modèle standard ne prédit pas la source de la mystérieuse matière noire - un fait de plus en plus controversé. Les études cosmologiques prédisent que 84, 5% de l'univers sont constitués de matière noire, qui peut avoir une force gravitationnelle et ne pas interagir avec la force électromagnétique. Ce type de matière, appelé matière non baryonique, ne peut pas être vu, mais ses effets deviennent évidents, par exemple, lors de l'observation d'effets gravitationnels dans des amas de galaxies. Nous pouvons en être sûrs, mais nous ne pouvons tout simplement pas le voir et donc ne pouvons pas comprendre pleinement sa nature.
Il existe de nombreuses théories suggérant diverses sources exotiques de matière noire, mais un nouveau modèle proposé par un groupe de scientifiques dirigé par le théoricien des particules Christopher Peterson de l’Université de technologie de Chalmers en Suède sera testé lors du redémarrage du Large Hadron Collider ce printemps.
Peterson suggère que le boson de Higgs puisse se décomposer. Cette décroissance est déterminée par supersymétrie. Supersymmetry prédit qu’il existe plus de «super partenaires» massifs de particules connues qui existent en dehors du cadre du modèle standard. Bien qu'il y ait déjà eu des allusions à ces particules supersymétriques, les observations finales ont été très difficiles à suivre. Les détecteurs du grand collisionneur de hadrons n'ont pas directement «vu» le boson de Higgs lors de sa détection. Pour des milliards de collisions de particules, les détecteurs ATLAS et CMS ont lentement créé une image de particules après des collisions, qui ont éjecté l'énergie générée par les collisions de protons tournant dans des directions opposées. De cette énergie de collision de particules, des bosons de Higgs ont émergé, se décomposant rapidement en d'autres particules que les détecteurs pourraient mesurer, par exemple, les muons (le cousin plus massif de l'électron). Ces «empreintes» du boson de Higgs sont devenues la preuve de l’existence de ces bosons.
Maintenant, l’équipe de Peterson a suggéré que si la supersymétrie est réelle, le boson de Higgs pourrait avoir un mode de désintégration différent, se décomposant en photons et en particules de matière noire.
"C'est un rêve pour un physicien théoricien en physique des particules. Le LHC est le seul endroit où le modèle peut être testé", a déclaré Peterson.
