Le boson de Higgs ne sait pas grand chose sur la technicouleur ou la quatrième génération (Chapitre 2 d'"A la recherche de l'unification perdue")

Qu'est-ce que le boson de Higgs sait que nous ne sav(i)ons pas? 

A l'ombre des théories [réfutées, à réviser]

Voyons donc ce qu'Englert n'a pas dit sur les conséquences de la découverte d'un boson de Higgs élémentaire, en commençant par évoquer les théories que cette observation expérimentale semble sinon réfuter du moins amener à être révisées. La parole est à quelqu'un dont l'expertise et le talent de blogueur ne sont plus à prouver en matière de physique des particules :

Technicolor. In theory, electroweak symmetry can be broken without a presence of a narrow spin-0 resonance in the spectrum. Concrete realizations of that idea have long had a hard time to survive the constraints from flavor physics and electroweak precision tests, nevertheless until the last year this was a viable alternative to the Higgs boson. Alas, the observation of the Higgs boson signal at the LHC and Tevatron dealt the last blow to this cute branch of particle theory. Technicolor being dead does not mean that strong interactions cannot play any role in electroweak symmetry breaking. However any such theory should give a rise to a light spin-0 composite state with similar properties as the standard Higgs boson. 

4th generation. The Standard Model contains 3 generations of quarks and leptons with identical quantum numbers and identical couplings except for the couplings to the Higgs field. A priori, there is no reason why there could not be yet another heavier copy, the so-called 4th generation. Yet there isn't... The new quarks of the 4th generation would contribute to the gluon fusion amplitude of the Higgs production, leading to a dramatic increase of the Higgs production rate. At the same time, due to accidental cancellations, the amplitude of the Higgs decay into 2 photons would be largely suppressed compared to the Standard Model. Thus, the prediction of the 4th generation would be an increase of the Higgs event rate in the WW* channel, and a suppression in the LHC gamma-gamma and the Tevatron bb channels.... which is exactly opposite to the tendencies shown by the current Higgs data. Here also a caveat is in order: new heavy fermions with the quantum numbers of the top, bottom or electron may well exist. However they have to be different from the Standard Model quarks and leptons in that their masses do not originate uniquely from electroweak symmetry breaking; in the technical jargon they have to be vector-like fermions, unlike the chiral fermions in the Standard Model.

Invisible Higgs. There are many models predicting the Higgs boson should be invisible at the LHC. It could be truly invisible, that is decaying dominantly into some weakly interacting particles, possibly into the same particles that constitute dark matter. Or it could be even more perverse by decaying dominantly into light quarks or gluons, thus hiding in the overwhelming QCD background. Well, we know now this is not the case as we do see the Higgs... Once more, non-standard Higgs decays are not excluded and it is very important to look for them in the current and future LHC data. But, barring some serious conspiracy, they have to be subleading with respect to the standard decay channels...

Traduction :

La Technicouleur. En théorie, la symétrie électrofaible peut être brisée sans nécessiter l’existence d’une résonance étroite de spin nul dans le spectre énergétique. Des réalisations concrètes de cette idée ont longtemps eu du mal à survivre aux contraintes issues de la physique de la saveur et des tests de précision électrofaibles, néanmoins jusqu'à l'année dernière c'était une alternative viable au boson de Higgs. Hélas, l'observation du signal du boson de Higgs au LHC et au Tevatron a porté le dernier coup à cette jolie branche de la théorie des particules. La Technicouleur morte, cela ne signifie pas que les interactions fortent ne peuvent jouer aucun rôle dans la brisure de symétrie électrofaible. Cependant une telle théorie serait forcée de contenir un état composite léger de spin nul ayant des propriétés similaires à celles du boson de Higgs standard.

La 4ème génération. Le modèle standard contient 3 générations de quarks et de leptons avec des nombres quantiques et des couplages identiques, sauf pour ceux qui se rapportent aux interactions avec le champ de Higgs. A priori, il n'y a aucune raison qui empêche l’existence d’une autre copie plus lourde, la dite 4ème génération. Pourtant, il n'y en a pas ... Les nouveaux quarks de la 4ème génération devraient contribuer à l'amplitude des processus de production de boson de Higgs par fusion de gluons, conduisant à une augmentation spectaculaire du taux de production du Higgs. Dans le même temps, à cause d’annulations accidentelles , l'amplitude de désintégration du Higgs en ​​deux photons serait largement réduite par rapport au modèle standard. Ainsi, la 4ème génération conduirait à la prédiction d’une augmentation du taux de désintégration du Higgs dans le canal WW * et une suppression dans le canal gamma-gamma du LHC et les canaux bb du Tevatron  ... ce qui est exactement à l'opposé des tendances indiquées par les données actuelles sur  le Higgs . Ici aussi, une mise en garde s'impose : de nouveaux fermions lourds avec des nombres quantiques pour le top, le bottom ou l’électron peuvent parfaitement exister. Cependant, ils doivent être différents des quarks et des leptons du Modèle Standard en ce que leurs masses ne peuvent provenir uniquement de la brisure de symétrie électrofaible ; dans le jargon technique ce doivent être des fermions vectoriels et non des fermions chiraux comme dans le Modèle Standard.

Le Higgs invisible. Il existe de nombreux modèles  qui prédisent que le boson de Higgs devrait être invisible au LHC. Être vraiment  invisible cela signifie se désintégrer majoritairement en des particules interagissant faiblement, peut-être les mêmes particules que celles qui constituent la matière noire. Le boson de Higgs pourrait être encore plus pervers avec un mode de désintégration dominant sous forme de quarks légers ou de gluons , cachant ainsi l’énorme bruit de fond QCD. Or nous savons maintenant que ce n'est pas le cas puisque le Higgs est bel est bien visible ... Une fois encore, des modes non standards de désintégration du Higgs ne sont pas exclus et il est très important de les chercher dans les données actuelles et futures du LHC. Mais, à moins d'une vraie conspiration, ils doivent être sous-dominants par rapport aux canaux de désintégration standards ...

Jester, Bang, Bang, Who's Dead?, 25/04/2012

Voilà pour le message "négatif" de la découverte du boson de Higgs. Nous passerons demain aux connaissances "positives" que les physiciens peuvent en tirer...