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Dans le détecteur ATLAS du Grand collisionneur de hadrons, les protons entrent en collision des milliards de fois par seconde. Parmi ce flux, les physiciens ont repêché huit événements où, après l'impact, sont nées simultanément deux particules Z et un photon. La particule Z est un porteur massif de l'interaction faible ; elle vit moins d'un milliardième de seconde et se désintègre en une paire de particules chargées. Dans le cas présent, chaque particule Z s'est désintégrée en un électron ou un muon, tandis que le photon est resté dans le détecteur comme un amas d'énergie distinct.

Pour isoler ces événements rares, les physiciens ont sélectionné les collisions où, après la désintégration des particules Z, il restait quatre particules chargées (électrons ou muons) et un photon. Un tel ensemble ressemble à quatre traces de débris et une lueur de lumière. En quatre années de fonctionnement du collisionneur, de 2015 à 2018, seules huit de ces images ont été accumulées. Le bruit de fond provenant d'autres processus pouvant imiter une signature similaire a été estimé à moins d'un événement. Cela signifie que le signal est authentique.

Le taux de production mesuré de deux particules Z et d'un photon correspond au calcul du modèle standard, la théorie la plus précise des particules élémentaires. La concordance entre le nombre et le calcul renforce la confiance dans le modèle. Mais c'est précisément dans ces processus rares que des écarts pourraient apparaître si de nouvelles particules ou forces existaient. Pour l'instant, aucun écart n'est visible, mais les physiciens disposent désormais d'un outil pour poursuivre leurs recherches.