Laboratoire Leprince-Ringuet
l’infiniment petit CMS a étudié en détail la diffusion de bosons vecteurs
La collaboration CMS a réalisé une analyse complète de la diffusion de bosons vecteurs (Vector Boson Scattering ou VBS), un processus rare mais crucial où la symétrie de jauge et la brisure de symétrie électrofaible se croisent. Il s’agit d’une étape importante dans l’étude du secteur électrofaible du Modèle Standard. La diffusion de bosons vecteurs implique la diffusion de bosons W et Z provenant d’interactions entre quarks et constitue un test fin du modèle standard, en particulier du rôle du mécanisme de Higgs dans la préservation de l’unitarité.
Plutôt que de se concentrer sur une seule mesure, cette étude combine sept résultats de CMS sur plusieurs états finaux et canaux de désintégration - WW, ZZ, WZ, et configurations de même signes et de signes opposés - dans un cadre unifié. Cinq canaux impliquent des désintégrations entièrement leptoniques, tandis que deux incluent des modes semi-leptoniques, ce qui améliore la puissance statistique et élargit la sensibilité à divers mécanismes de production de VBS.
Deux modèles statistiques sont utilisés : dans le premier, un unique facteur de modification de la section efficace de production est appliqué simultanément à tous les modes VBS. Dans le second, différents facteurs en fonction de la charge électrique du boson W sont appliqués, mettant ainsi en lumière les asymétries de charge inhérentes aux collisions proton-proton. Les résultats sont conformes aux prédictions du Modèle Standard, toutes les intensités de signal mesurées présentant une amélioration de 5 à 10 % de la précision et des valeurs systématiquement supérieures à l’unité, ce qui suggère un léger excès d’événements observés.
C’est la première fois que CMS rend compte “d’évidences” statistiques pour tous les processus VBS chargés. La combinaison des modes de désintégration permet d’enrichir l’image du secteur électrofaible et jette les bases des futures études de précision, y compris la ténue mais néanmoins cruciale diffusion de bosons vecteurs polarisés longitudinalement.
Cette analyse globale renforce non seulement la robustesse du modèle standard, mais prépare également le terrain pour de futures découvertes. En séparant les contributions W⁺ et W-, l’étude exploite l’asymétrie intrinsèque de l’environnement du LHC, riche en protons, pour explorer les caractéristiques profondes de la théorie sous-jacente. À mesure que le LHC entre dans sa phase de haute luminosité, avec une augmentation significative des données, le potentiel de découverte d’écarts par rapport au modèle standard (distributions angulaires, schémas d’interférence ou couplages anormaux) s’accroît considérablement.
Le travail de CMS est plus qu’une réalisation technique ; il s’agit d’une avancée stratégique dans la recherche d’une nouvelle physique dans le paysage électrofaible. L’analyse représente trois années d’efforts menés par les membres du groupe CMS au LLR, avec Giacomo Boldrini en tant qu’analyste principal, Andrew Gilbert coordonnant les premières étapes au sein du groupe Standard Model, et l’actuel coordinateur de la physique de la CMS, Roberto Salerno, supervisant le développement de l’analyse.
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Contact : Giacomo Boldrini