Il y a cinq ans jour pour jour, le 4 juillet 2012, la physique des particules connut un événement marquant, qui changea le cours de son histoire. Nous étions nombreux à y assister dans l'amphithéâtre principal. Et près d'un milliard de personnes dans le monde ont regardé le séminaire à distance.
Quelle journée mémorable : l'aboutissement de nombreuses années d'efforts déployés par des milliers de physiciens, d’ingénieurs et de techniciens ; et quel chemin parcouru depuis. Remontons au 4 juillet 2012. Les expériences ATLAS et CMS nous expliquaient qu'elles frôlaient le seuil des 5 sigmas, qu’il fallait atteindre pour annoncer la découverte d'une nouvelle particule. Les résultats combinés montraient clairement qu'une grande découverte avait été faite. Pourtant, les mots employés pour l’annonce officielle se voulaient prudents, et c’est ainsi que le communiqué de presse publié à cette occasion par le CERN avait pour titre : « Les expériences du CERN observent une particule dont les caractéristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs tant attendu ». Un titre peu percutant pour une découverte si révolutionnaire. À la différence des médias du monde entier, beaucoup plus affirmatifs, quand j'y repense.
La découverte initiale reposait sur un échantillon de seulement quelques centaines d'événements candidats au Higgs pour chaque expérience. Cela suffisait pour dire qu'une particule semblable au Higgs existait, et que celle-ci avait une masse de 125 GeV environ, mais nous n'en savions guère plus. Il s'agissait d'un premier aperçu d'une nouvelle physique fascinante qui attendait d’être explorée. Cinq ans plus tard, cette exploration a bien avancé. Nous avons à présent des milliers de bosons de Higgs dans nos échantillons de données. Grâce à ces nouvelles données, ATLAS et CMS ont fait de grands progrès pour ce qui est de mesurer les propriétés de la nouvelle particule et de comprendre ses couplages avec toute une série de particules fondamentales.
Le boson de Higgs n'est pas simplement une particule de plus ; cette particule est exceptionnelle, et profondément différente de toutes les autres particules élémentaires observées jusqu'ici. En outre, le mécanisme de Brout-Englert-Higgs est lié de façon remarquable à la partie la moins connue du Modèle standard et à certaines des questions en suspens les plus importantes de la physique des particules (saveur, naturalité, stabilité du vide). Ainsi, la découverte du boson de Higgs offre de nouvelles perspectives d'exploration, ouvre une voie privilégiée vers une nouvelle physique et pose les jalons d’un programme d'expérimentation très vaste qui s’étendra sur plusieurs décennies. Au cours des années à venir, les expériences LHC continueront de mesurer les propriétés de cette particule avec une précision accrue, rechercheront des désintégrations rares, exotiques et interdites, et s’efforceront de découvrir de nouveaux Higgs. Ces cinq années ont été fascinantes, mais ce n’est là qu'un début.
Le Bulletin de cette semaine pose la question : « Le jour de l’annonce du Higgs, où étiez-vous ? » Eh bien, en ce qui me concerne, je n'oublierai jamais où j'étais. Je me trouvais dans l'amphithéâtre du CERN, où j'ai eu le privilège de présenter les résultats de l'expérience ATLAS, en compagnie de Joe Incandela, représentant CMS, au nom des milliers de personnes qui ont contribué pendant des années au développement, à la construction et à l'exploitation de cette réalisation exceptionnelle qu'est le LHC, avec ses accélérateurs, ses détecteurs et son infrastructure informatique. Cet événement restera un moment fort de ma vie. Joyeux anniversaire au boson de Higgs !
Pour en savoir plus : lire l'article sur la découverte du boson de Higgs et les témoignages des physiciennes et physiciens (et des autres) qui racontent leur 4 juillet 2012.