Lors de la conférence Moriond 2017, l'expérience ATLAS au CERN a présenté ses premiers résultats en examinant les données combinées du LHC 2015/2016. Grâce aux performances exceptionnelles du complexe d'accélérateurs du CERN, ce nouveau jeu de données est presque trois fois plus grand que celui disponible à l'ICHEP, la dernière grande conférence de physique des particules tenue en août 2016.

L'augmentation significative du volume de données a considérablement amélioré la sensibilité d'ATLAS à d'éventuelles nouvelles particules prédites par des théories au-delà du modèle standard. À la fois, il a également permis aux physiciens d'ATLAS d'effectuer des mesures précises des propriétés des particules connues du modèle standard.

La recherche de la supersymétrie

La supersymétrie (SUSY) a longtemps été considérée comme un précurseur pour résoudre un certain nombre de mystères laissés inexpliqués par le modèle standard, y compris la magnitude de la masse du boson de Higgs et la nature de la matière noire. Parmi les nouveaux résultats clés présentés à Moriond figuraient les premières recherches de particules SUSY à l'aide du nouvel ensemble de données. Ces nouveaux résultats d'ATLAS, ainsi que ceux de l'expérience CMS, fournissent les tests les plus difficiles de la théorie SUSY effectués jusqu'à présent.

Les recherches de particules "squark" et "gluino" se désintégrant en particules du modèle standard n'ont révélé aucune preuve de leur existence, et ont fixé des limites aux masses de ces particules qui s'étendent, pour la première fois, jusqu'à 2 TeV. Recherche de particules "top squark", dont l'existence est cruciale pour que SUSY explique la masse du boson de Higgs, n'a également trouvé aucun écart par rapport aux processus attendus du modèle standard.

Une nouvelle recherche de particules "chargino" à vie longue a également été présentée. Cette recherche utilise le détecteur de couche B insérable (IBL) d'ATLAS installé lors de l'arrêt du LHC en 2014. L'IBL est un nouveau matériel de détection de particules chargées d'ATLAS situé à 3,3 cm du tube du faisceau du LHC. La nouvelle recherche recherche des pistes « disparues » créées par des charginos traversant l'IBL avant de se décomposer en matière noire invisible. Aucune preuve de telles traces n'a été trouvée, contraignant de manière significative une grande classe de modèles SUSY. Une recherche alternative de nouvelles particules à vie longue se désintégrant en particules chargées via la signature de sommets de désintégration déplacés a également révélé que les données étaient cohérentes avec les attentes du modèle standard.

Explorations exotiques

En plus des recherches de particules SUSY, ATLAS a rapporté un certain nombre de nouveaux résultats dans la recherche de formes « exotiques » au-delà de la physique du modèle standard. La recherche de nouvelles particules lourdes qui se désintègrent en paires de jets (donc sensibles à une éventuelle sous-structure de quarks) ou à un boson de Higgs et un boson W ou Z impose des contraintes sur les masses de ces nouvelles particules exotiques jusqu'à 6 TeV.

Des recherches pour la production de particules de matière noire ont également été signalées. Ceux-ci examinent les événements dans lesquels les particules du modèle standard, comme les photons ou les bosons de Higgs, reculer contre les particules de matière noire invisibles pour générer une propriété d'événement appelée énergie transversale manquante. De nouveau, les données étaient conformes aux attentes des processus du modèle standard.

En outre, une recherche d'un partenaire lourd du boson W (un boson W'), prédit par de nombreuses extensions du modèle standard, a été réalisée avec le nouveau jeu de données. En l'absence de preuve d'un signal, la recherche a fixé de nouvelles limites sur la masse W' jusqu'à 5,1 TeV.

De rares désintégrations de Higgs

Suite à la découverte du boson de Higgs en 2012, une composante majeure du programme de physique d'ATLAS a été consacrée à la mesure de ses propriétés et à la recherche de processus rares par lesquels elle pourrait se désintégrer. Ces analyses sont cruciales pour établir si le boson de Higgs observé par ATLAS est celui prédit par le modèle standard, ou s'il s'agit plutôt de la première preuve d'une nouvelle physique.

La collaboration ATLAS a présenté une nouvelle recherche d'un processus rare où le boson de Higgs se désintègre en paires de muons. L'observation de ce processus au-dessus du taux prédit par le modèle standard pourrait fournir des preuves pour une nouvelle physique. Aucune preuve n'a été vue cependant, permettant de fixer des limites sur la probabilité de décroissance de 2,7 fois l'espérance du modèle standard. Cette limite sonde (et prouve) la prédiction fondamentale du modèle standard de différents couplages boson de Higgs-lepton pour différentes générations de leptons.

Mesures du modèle standard

Analyse des données prises en 2012, la collaboration ATLAS a présenté un certain nombre de mesures de la production et des propriétés de particules connues du modèle standard. Parmi celles-ci, un résultat marquant pour le programme LHC :la première mesure de la masse du boson W par l'expérience ATLAS. Mesuré avec une précision de 19 MeV, le résultat rivalise avec le meilleur résultat précédent d'une seule expérience. La mesure fournit un excellent test du Modèle Standard via des corrections dites virtuelles par l'interaction entre le boson W, masses du quark top et du boson de Higgs, tous mesurés avec précision par ATLAS.

Un autre nouveau résultat clé a été la mesure des propriétés de désintégration des mésons Bd se désintégrant en un méson K* et deux muons. Les collaborations LHCb et Belle avaient précédemment signalé des preuves d'un excès au-dessus des attentes du modèle standard dans un paramètre de désintégration particulier, P5'. La nouvelle mesure ATLAS apporte également la preuve d'un excès modeste, mais avec des incertitudes statistiques importantes. L'analyse du nouveau jeu de données devrait permettre d'avoir une image plus claire de ce processus.

En outre, ATLAS a présenté de nouvelles mesures précises de la production et des propriétés de paires de photons dans des collisions de 8 TeV. Ce résultat représente un ajout important à notre compréhension de la chromodynamique quantique (QCD), la théorie du modèle standard de la force forte.

La recherche continue

Bien qu'aucune preuve d'une nouvelle physique n'ait encore été trouvée, ces nouveaux résultats ont apporté une contribution cruciale à nos modèles théoriques et ont grandement amélioré notre compréhension du modèle standard. Nous pouvons espérer plus de résultats en utilisant le nouvel ensemble de données dans les mois à venir. De plus, le LHC devrait poursuivre ses excellentes performances en 2017, ATLAS peut s'attendre à une sensibilité encore plus grande dans les résultats à venir.