Mécanisme de Higgs-Brout-Englert

Le mécanisme de brisure spontanée de la symétrie $SU(2)_L \otimes U(1)_Y$ du secteur de l'interaction électrofaible confére une masse aux bosons $W^{\pm}$ et $Z^0$ ainsi qu'aux particules décrivant la matière (tableau ). Cette brisure de symétrie est provoquée par le mécanisme de Higgs : il doit exister au moins une particule neutre de spin nul, le boson de Higgs, qui permet l'identification d'une particule grâce à sa masse, l'amplitude de l'interaction avec le champ de Higgs étant proportionnelle à cette masse.

La masse du boson de Higgs est un paramètre arbitraire de la théorie, mais une limite supérieure a pu être fixée à 1 $TeV/c^2$ [GRO00]. La limite inférieure actuelle expérimentale est de 114,1 $GeV/c^2$ (pour un niveau de confiance de 95%) [EPS01] et si le boson de Higgs n'est pas découvert au Tevatron (RUN II$^($¹$^)$), cette limite sera poussée à environ 120 $GeV/c^2$. D'autre part, l'ajustement global de l'ensemble des mesures de précision des observables électrofaibles privilégie un boson de Higgs de masse inférieure à 300 GeV/$c^2$ (pour un niveau de confiance de 99%).

Pour espérer découvrir le boson de Higgs, il faut tenir compte des faibles sections efficaces de production attendues et des taux d'embranchement de ses différents canaux de désintégration. Il devient impératif d'utiliser un collisionneur doté d'une luminosité élevée et permettant de couvrir ce large domaine de masse. Dans ce but, la construction d'un nouveau grand accélérateur de protons : le LHC (chapitre ) au CERN (chapitre ) a été décidée.