Un physicien de l'Université de l'Iowa est à l'avant-garde de la recherche d'une particule manquante qui pourrait prouver si le boson de Higgs, censé donner une masse à toute la matière, existe.

Usha Mallik et son équipe ont utilisé une subvention du département américain de l'Énergie pour aider à construire un sous-détecteur au Grand collisionneur de hadrons, le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde, situé en Suisse. Ils mènent des expériences sur le sous-détecteur pour rechercher une paire de quarks inférieurs, des particules subatomiques yin et yang qui devraient être produites environ 60 % du temps où un boson de Higgs se désintègre.

La preuve de ces quarks bottom confirmerait l'existence du boson de Higgs, parfois appelée la « particule de Dieu ». La découverte apparente des Higgs en 2012 semblait soutenir le modèle standard, la théorie dominante en physique sur le fonctionnement des lois qui régissent l'univers.

Mais depuis cette découverte, il y a eu un hic :les quarks inférieurs qui devraient résulter de la désintégration d'un boson de Higgs n'ont pas encore été vus, et les scientifiques ont besoin que cela arrive pour savoir avec certitude le Higgs, En réalité, existe.

"Jusqu'à ce que nous sachions s'il s'agit d'un modèle standard de Higgs ou d'un imposteur mélangé à un autre type de Higgs, nous sommes désespérés d'apprendre ce qui est au-delà du modèle standard. Le Higgs est notre fenêtre au-delà du modèle standard, " dit Mallik.

Toujours, la quête reste compliquée :un boson de Higgs est créé environ une fois sur 10 000 milliards d'essais. De plus, Les bosons de Higgs se désintègrent en d'autres particules presque instantanément après leur production, ce qui rend la détection et la définition de leurs constituants en décomposition, tels que les quarks bottom, encore plus difficiles.

Mallik et son équipe espèrent observer les quarks bottom en suivant le fouillis post-collision qui résulte de la désintégration du Higgs ou d'autres nouvelles particules lourdes similaires.

"Il s'agit essentiellement d'identifier, ramasser cette aiguille dans la botte de foin sans se laisser berner par autre chose, " dit Mallik, qui a passé la dernière année universitaire à ATLAS, l'un des quatre détecteurs de particules du Grand collisionneur de hadrons. "C'est le défi."

Mallik, trois chercheurs postdoctoraux, un étudiant diplômé, et un ingénieur logiciel de l'interface utilisateur ont tous été chez ATLAS pour passer au crible les données volumineuses produites par les collisions. Leurs travaux sont financés par le programme High Energy Physics, fait partie de l'Office of Science du Département de l'énergie des États-Unis.

Anindia Gosh, une étudiante indienne de première année en UI a rejoint le groupe de Mallik en 2015 après l'avoir entendue l'année précédente à l'Indian Institute of Technology de Madras, Inde. Ghosh a travaillé avec les expériences ATLAS pendant la majeure partie de l'été dernier.

Il l'appelle "un endroit fantastique" pour être, avec des centaines de scientifiques, étudiants, et les enseignants se sont joints à la même quête.

"C'est une très bonne opportunité pour un nouvel étudiant comme moi d'apprendre des experts, " Gosh dit.

La tentative de comprendre les fondements de l'univers et de l'existence humaine a toujours fasciné Mallik.

"Ça m'a toujours intéressé, " dit-elle. " Comment avons-nous vu le jour ? Qu'est-ce qui a conduit à notre univers? C'est une question fondamentale sous de nombreuses formes."