Le lourd jumeau de Higgs se cache dans quatre jets express
Au cœur du détecteur du Grand collisionneur de hadrons, des protons entrent en collision et, pendant un bref instant, quelque chose de lourd naît. Cela se désintègre aussitôt en deux bosons de Higgs — des particules qui, comme des poupées russes, cachent chacune deux paires de quarks b modèle standard. Quatre flux de particules s'envolent dans des directions différentes, et le défi est de reconnaître dans cette gerbe la trace d'un seul événement parmi des milliards d'événements similaires.
Les auteurs de l'étude ont choisi le scénario où la production se fait par fusion de bosons vecteurs (les porteurs de l'interaction faible). Deux protons échangent ces bosons et éjectent des quarks légers vers l'avant, tandis qu'un boson massif apparaît entre eux. Ce boson appartient à un modèle supersymétrique étendu, mais ce qui importe n'est pas tant la variante spécifique que la méthode de recherche. Au lieu de sélectionner manuellement les événements selon des critères stricts, le réseau de neurones apprend lui-même à partir des données brutes du calorimètre — l'instrument qui mesure l'énergie des particules. Il considère l'image de la distribution d'énergie comme un tout, sans écarter les détails « superflus ».
Cette approche permet d'extraire le signal du bruit là où une analyse classique pourrait le manquer. Avec une luminosité intégrée de 300 femtobarns inverses (ce qui correspond à peu près aux données collectées sur plusieurs années de fonctionnement du collisionneur), la signification statistique atteint 4,5 sigma — très proche du seuil de découverte. Le principal accomplissement ne réside pas dans un nombre précis, mais dans la démonstration que l'apprentissage profond peut travailler directement avec l'information de bas niveau du détecteur sans perdre en sensibilité.
À terme, une telle méthode pourrait devenir un outil standard pour la recherche de processus rares au collisionneur, où chaque signal supplémentaire vaut de l'or.
Le boson de Higgs est parfois appelé « particule de Dieu », mais les physiciens eux-mêmes préfèrent l'ironique « particule maudite » — tant il a été difficile de l'attraper.
Dans le roman « Le Problème à trois corps » de Liu Cixin, les particules subatomiques se comportent étrangement à cause de l'intervention d'une civilisation extraterrestre — comme si quelqu'un ajustait les règles du modèle standard.