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Au Grand collisionneur de hadrons, les protons entrent en collision à une vitesse proche de celle de la lumière. Parfois, ils ne se brisent pas, mais échangent des photons, des particules de lumière. Ces photons peuvent engendrer une paire : une particule que le détecteur voit, et une autre qui s'échappe sans être remarquée. Ce processus ressemble à une partie de billard où, après le choc, une boule reste sur la table et l'autre disparaît dans une poche sans laisser de trace.

Les scientifiques de la collaboration ATLAS ont utilisé des détecteurs spéciaux qui capturent les protons déviés après la collision. Grâce à l'énergie de ces protons, ils ont reconstitué l'énergie totale de la paire créée par les photons. En soustrayant l'énergie de la particule visible, ils ont obtenu la « masse manquante » — la masse de la particule invisible. C'est comme peser une boîte cadeau sans l'ouvrir : d'abord peser la boîte entière, puis soustraire le poids de la boîte elle-même.

Dans la gamme de masses de 100 à 900 gigaelectronvolts (soit environ 100 à 900 fois la masse du proton), les physiciens n'ont observé aucun excès significatif par rapport aux prédictions du modèle standard. Cela signifie que de nouvelles particules, si elles existent, sont produites moins fréquemment que ce que ces données permettraient de détecter. Des limites supérieures ont été établies sur la fréquence de ces processus — de 128 à 2.5 femtobarns selon le modèle.

Cette méthode est comparable à l'écoute du silence dans une pièce où l'on attendait du bruit. Si le silence est trop pur, on peut dire à quel point le son que nous n'avons pas entendu aurait pu être fort. Désormais, les physiciens savent que dans cette gamme de masses, les particules invisibles ne naissent pas trop souvent, ce qui réduit le champ des recherches futures.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.20837

A search is conducted in proton-proton collisions at the Large Hadron Collider for photon-induced production $$pp\rightarrow pp+ \gamma \gamma, (\gamma\gamma\rightarrow VX)$$ of a visible particle $$V$$ decaying into a pair of same-flavour charged leptons ($$e^+e^-$$ or $$\mu^+\mu^-$$) and an undetected invisible component $$X$$. Measurements of the outgoing proton energies by the ATLAS forward proton spectrometer allow the full photon-photon four-momentum to be reconstructed. By subtracting the visible four-momentum of the central system measured with the ATLAS detector, the 'missing mass' of any event components not detected in the central region can be reconstructed, enabling the reconstruction of $$X$$ without knowing its properties, thus allowing the search to be model-independent. A search for a narrow resonance is performed in the missing-mass spectrum between 100 GeV and 900 GeV. The analysis uses data collected in 2017 from proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of $$\sqrt{s} =$$ 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 14.7 fb$$^{-1}$$. No significant excess over the Standard Model expectation is observed and upper limits at 95% confidence level are set on the fiducial cross sections for three different signal models in the range between 128 and 2.5 fb. Additionally, model-independent limits are set on the visible cross section of BSM processes, for two sets of selection criteria. Both individual lepton flavour decay channels of the visible boson and a combination of the two channels are considered.