Voilà six ans que la découverte du boson de Higgs, annoncée en fanfare dans les médias du monde entier, est venue couronner le succès du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN. Il semble loin, l’enthousiasme qui se manifestait à ce moment-là ; il a cédé la place à un sentiment croissant de déception devant l’absence d’une découverte d’envergure après celle du Higgs.
Il y a certes de bonnes raisons d’être dépité devant l’absence totale de résultat des recherches concernant une physique au-delà du Modèle standard, mais il ne faut pas pour autant nous laisser abattre. L’un des problèmes qui se posent est que, dans le monde ultra-connecté d’aujourd’hui, des débats académiques apparemment anodins peuvent entraîner un risque pour l’image de la discipline dans la société. C’est ainsi qu’un article récent dans la revue Nature parle de « l’incapacité du LHC à détecter de nouvelles particules après le Higgs », et que The Economist évoque le sentiment de frustration ressenti par les spécialistes de la physique fondamentale. De même, la situation de la physique des particules est parfois comparée, défavorablement, avec celle de la physique des ondes gravitationnelles : si la découverte des ondes gravitationnelles est saluée, très justement, comme le début d’une nouvelle ère d’exploration, la découverte du Higgs est souvent considérée comme la fin d’une longue série d’efforts visant à parachever le Modèle standard.
Regardons les choses de façon plus positive. Le boson de Higgs est une particule fondamentale d’un type totalement nouveau, qui permet de tester de façon inédite la brisure de symétrie électrofaible. Il peut de ce fait constituer un « microscope » novateur nous permettant de scruter l’Univers aux échelles les plus petites, de même que les télescopes de détection des ondes gravitationnelles se concentrent sur les échelles les plus grandes. En outre, il est manifestement nécessaire de mesurer les couplages du Higgs avec d’autres particules, tout particulièrement son couplage avec lui-même, et d’explorer les liens potentiels entre le Higgs et le secteur caché ou le secteur sombre. Ces arguments justifient à eux seuls la construction de la prochaine génération de collisionneurs, à savoir le LHC à haute luminosité et la génération suivante.
À ce jour, le boson de Higgs semble trouver sa place dans le Modèle standard, mais il est trop tôt pour l’affirmer. Il a en effet fallu plus de 40 ans, à compter de la découverte du neutrino, pour acquérir la certitude que ce dernier n’est pas dépourvu de masse, et donc qu’il ne s’intègre pas dans le Modèle standard ; élucider les mystères de cette particule représente désormais un élément essentiel du programme de physique des particules au niveau mondial. Pour me référer à mon propre domaine de recherche, le quark b, dont la découverte a fêté ses quarante ans l’année dernière, est un autre exemple de particule connue de longue date qui présente maintenant des comportements troublants, susceptibles de révéler des phénomènes nouveaux (voir l’article (en anglais) Beauty quarks test lepton universality). Si ces écarts par rapport au Modèle standard sont confirmés, on pourrait imaginer que de nouveaux paysages de la physique puissent être explorés à la fois par l’étude du b et par celle du Higgs. On pourrait alors parler de physique des particules « à messagers multiples ».
Plus que jamais, la façon dont nos recherches sont communiquées au public revêt une importance cruciale. Nous devons admettre honnêtement que nous n’avons pas trouvé la nouvelle physique que nous espérions découvrir en nous appuyant sur les premières données du LHC ; pour autant, parler d’« échec » est absurde. Au contraire, le fonctionnement du LHC a dépassé toutes les espérances, si bien que, devant les quantités impressionnantes de données fournies, les expériences peinent à suivre. Après tout, l’objet de la physique des particules est d’explorer l’inconnu ; l’analyse des données du LHC a été à l’origine de milliers de publications et d’une grande abondance de connaissances nouvelles, et il est très possible que de grandes découvertes soient proches, n’attendant que le moment où nous disposerons de plus de données et de méthodes d’analyse plus innovantes. Il ne faut pas non plus dédaigner les bénéfices pour la société qui résultent de la construction du LHC, avec en particulier des développements technologiques ayant des applications dans d’autres domaines et la formation de milliers de jeunes chercheurs de haut niveau.
Le niveau des attentes suscitées par le LHC est sans doute sans précédent dans l’histoire de la physique. Existe-t-il d’autres exemples d’une machine dont on juge les résultats décevants parce qu’elle n’a produit qu’une seule découverte couronnée par un Nobel lors de ses premières années de fonctionnement ? Cela signifie peut-être tout simplement que le LHC est une machine parfaitement adaptée à son temps ; et ce temps n’est pas fini, car notre microscope devrait fonctionner encore pendant deux décennies, pour nous faire mieux connaître la physique à l’échelle du TeV. Plus nous parlons de ces perspectives, mieux nous assurons nos chances de succès à long terme.
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Article initialement paru dans le numéro de mars 2018 de CERN Courier.