Matière noire, qui est censé représenter près d'un quart de la matière dans l'univers (mais n'a pas encore été observé), a laissé les physiciens perplexes pendant des décennies. Ils sont constamment à la recherche de quelque chose de surprenant à faire apparaître dans les expériences – des résultats qui s'écartent du modèle standard qui définit la physique élémentaire.

Il n'est pas étonnant que la communauté scientifique ait été en effervescence lorsqu'une expérience au CERN, connu sous le nom d'ATLAS, détecté une légère déviation dans une expérience en juillet 2018. Les chercheurs pensaient avoir enfin découvert des preuves d'une nouvelle physique, ce qui pourrait être un signe de particules de matière noire. Mais une récente amélioration de la mesure par la collaboration CMS a produit des résultats presque cohérents avec les attentes du modèle standard. Les résultats ont été publiés dans le numéro de janvier du Courrier CERN .

"Nous voulions produire un résultat plus précis que celui d'ATLAS, nous avons donc amélioré la façon dont nous reconstruisons les quantités en utilisant un meilleur algorithme de correction, et nos résultats indiquent qu'il n'y a peut-être pas eu d'écart là-bas, " a déclaré Andreas Jung, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université Purdue. "Cela ne veut pas dire qu'il ne se passe rien d'intéressant ici, cela signifie simplement que nous n'avons pas les données pour le prouver pour le moment."

Le modèle standard explique comment les éléments de base de la matière interagissent. Il explique les réactions chimiques, désintégrations radioactives, l'électrodynamique et plus encore, mais pas la gravité ou la matière noire. C'est la meilleure description du monde subatomique, mais il ne raconte pas toute l'histoire.

C'est ce qui doit encore être inclus dans le modèle standard, ou tout ce qui pourrait le contredire, que recherchent les physiciens. Ils utilisent principalement des accélérateurs de particules, appelés de manière ludique « briseurs d'atomes » par certains, dans ces expériences.

Le solénoïde compact à muons (CMS) est l'un des quatre détecteurs du plus grand et du plus puissant accélérateur de particules au monde, le grand collisionneur de hadrons. Le collisionneur utilise des champs électromagnétiques pour propulser des particules chargées à des vitesses relativistes et des énergies élevées, les contient en faisceaux et les envoie s'écraser les uns sur les autres. Le processus reste assez stable tout au long du processus de collecte de données CMS, mais la façon dont les informations du détecteur sont analysées et traitées est constamment modifiée.

"Le détecteur a des trous, les inefficacités et la couverture manquante. Tout cela doit être pris en compte, et le processus pour cela s'appelle le dépliage des données ou la correction des données, " a déclaré Jung. "Nous avons développé une amélioration de cette méthode de dépliage qui fournit un résultat moins sensible au modèle d'entrée."

À mesure que les méthodes d'interprétation des données s'améliorent, le collisionneur lui-même prend du temps sur les expériences de rénovation. Alors que les physiciens, les ingénieurs et les techniciens travaillent pour rendre la machine plus forte et plus efficace, les scientifiques passeront au crible l'incroyable quantité de données intactes collectées jusqu'à présent. Bien qu'il n'y ait pas de forts écarts par rapport au modèle standard tel que nous le connaissons, Jung garde espoir.

"Certains pensent qu'il existe un médiateur qui communique avec les particules de matière noire. Si c'est le cas, et il se couple au Higgs, nous pourrions peut-être le voir dans la physique des quarks top, " a-t-il dit. "Nous n'avons examiné qu'une fraction des données que nous avons recueillies jusqu'à présent. Il pourrait encore y avoir quelque chose là-bas."

Matthieu Jones, professeur agrégé de physique et d'astronomie à Purdue, est également membre de la Collaboration CMS, qui rassemble des membres de la communauté de la physique des particules du monde entier dans une quête pour faire progresser les connaissances de l'humanité sur les lois fondamentales de notre Univers. CMS a plus de 4, 000 physiciens des particules, ingénieurs, informaticiens, techniciens et étudiants d'environ 200 instituts et universités de plus de 40 pays.