Dimanche, les particules faisaient leur dernier tour de piste dans le Grand collisionneur de hadrons LHC pour l’année 2015. Deux jours plus tard, les deux grandes expériences polyvalentes ATLAS et CMS entraient en scène pour présenter les résultats de la saison 2 du LHC. Ces analyses ont été menées avec des collisions de protons à une énergie inédite de 13 TeV, contre 8 TeV maximum durant la première période d’exploitation du LHC entre 2010 et 2012. 

Les analyses d’ATLAS et de CMS reposent sur un volume de données encore limité, environ huit fois inférieur à celui de la première période d’exploitation. Or les physiciens ont besoin de beaucoup de statistiques pour déceler de nouveaux phénomènes. Pourtant, les expérimentateurs ont déjà réussi à produire un nombre important de résultats. Ainsi, les deux expériences ont chacune montré une trentaine d’analyses, dont une bonne moitié portent sur les recherches au-delà du Modèle standard. Le Modèle standard est la théorie qui décrit les particules élémentaires et leurs interactions. Toutefois, il laisse de nombreuses questions sans réponse. C’est pourquoi les physiciens cherchent les signes d’une physique au-delà du Modèle standard, qui permettrait de répondre à certaines de ces questions.

Les nouveaux résultats d’ATLAS et de CMS ne montrent pas d’excès significatifs qui pourraient indiquer la présence de particules prédites par des modèles alternatifs, comme la supersymétrie par exemple. Ainsi, les deux expériences ont donné de nouvelles limites sur la masse de ces hypothétiques nouvelles particules. C’est d’ailleurs souvent en repoussant des limites que la physique des particules avance. CMS et ATLAS ont par exemple donné de nouvelles restrictions sur la masse du gluino, une particule prédite par la théorie de la supersymétrie. C’est l’un des nombreux résultats présentés le 15 décembre.

Les deux expériences ont par ailleurs observé un léger excès dans le canal de désintégration en deux photons. Les physiciens calculent la masse de particules hypothétiques qui se désintégreraient en paire de photons qu'ils observent. A partir de ces données, ils réalisent une courbe de distribution de masses (combien de fois telle ou telle masse est observée). Si la distribution ne suit pas exactement celle qui serait produite avec les processus connus, autrement dit si une bosse apparaît à une masse donnée qui ne correspond à aucune particule connue, c’est qu'une nouvelle particule a peut-être été produite. L’excès est toutefois encore trop minime pour conclure quoique ce soit. Il faudra attendre de nouvelles données en 2016 pour que l’on puisse dire si ce léger excès s’avère être une fluctuation sans importance ou, au contraire, signale l’existence d’un nouveau phénomène. Suite lors des prochains épisodes. La saison 2 ne fait que commencer.

Les présentations d’ATLAS et de CMS sont disponibles ici. Plus d'informations sur les sites de ATLAS et CMS.