Au CERN, l’expérience ATLAS affirme avoir mis en évidence un phénomène que même Albert Einstein peinait à digérer : l’intrication quantique. Cette fois, le décor n’est plus un laboratoire de photons froids, mais la cascade brûlante d’une désintégration du boson de Higgs en une paire de bosons Z. Tel est du moins l’avis de la collaboration internationale, qui publie ses résultats dans Physical Review Letters.
Intrication à l’échelle électrofaible
En 2024, ATLAS avait déjà observé l’intrication entre paires de quarks top. Le nouveau résultat pousse plus loin : les spins de deux bosons Z issus du Higgs apparaîtraient liés au point qu’on ne peut plus les décrire séparément. C’est en tout cas ce qu’affirme Juan Antonio Aguilar-Saavedra, de l’Institut de physique théorique espagnol, pour qui cette corrélation serait « considérablement plus forte » que dans le cas top-antitop.
Les bosons Z, porteurs de la force faible, possèdent trois états de spin possibles. En jargon d’information quantique, ce sont des qutrits, et non des qubits à deux niveaux. Selon les auteurs, il s’agirait de la première mesure d’intrication entre particules élémentaires de ce type, à l’échelle d’énergie électrofaible.
Higgs, Z virtuel et quatre leptons
Le boson de Higgs, de spin nul et d’une masse voisine de 125 GeV, ne peut pas produire deux bosons Z « réels » (environ 91 GeV chacun) sans manquer d’énergie. Au moins l’un des deux doit donc être virtuel. La question posée par l’analyse est brutale : une particule virtuelle peut-elle encore porter une information de spin assez réelle pour s’intriquer ? Les données ATLAS suggèrent que oui.
Chaque Z ne survit qu’environ 3×10⁻²⁵ seconde avant de se désintégrer en leptons (électrons ou muons). Les physiciens reconstruisent alors les spins à partir des directions de ces quatre particules chargées. La chaîne Higgs → ZZ* → 4ℓ reste extrêmement rare : même avec les données Run 2 à 13 TeV et une partie du Run 3 à 13,6 TeV, l’échantillon utile ne dépasserait guère quelques centaines d’événements, selon la presse scientifique spécialisée.
4,7 sigma, pas encore la découverte
Les coefficients mesurés C₂,₁,₂,₋₁ = −0,71 ± 0,45 et C₂,₂,₂,₋₂ = 0,08 ± 0,44 restent compatibles avec les prédictions du modèle standard. Un test complémentaire de vraisemblance rejette l’hypothèse d’un état séparable à 4,7 écarts-types (4,9 attendus). Proche du seuil traditionnel de 5 sigma, le résultat constitue donc une « forte évidence », non une découverte proclamée. Tel est du moins le langage prudent adopté par ATLAS.
Contrepoint : l’interprétation philosophique des particules virtuelles n’est pas tranchée. Certains y voient des objets physiques éphémères ; d’autres, de simples outils de calcul. Aguilar-Saavedra lui-même souligne que l’expérience « n’apporte qu’un peu de lumière » sur ce débat. Autrement dit, le canard virtuel fait bien le bruit d’un canard… sans que tout le monde s’accorde encore sur son existence ontologique.
Promesse et limites
Pour les promoteurs de l’approche, croiser physique des particules et outils de l’information quantique ouvrirait des analyses plus sensibles, capables de traquer d’éventuelles failles du modèle standard. Les upgrades d’ATLAS et le LHC à haute luminosité devraient multiplier les statistiques. Reste que la significativité actuelle repose encore sur des hypothèses du modèle standard dans les désintégrations, et que la rareté du canal 4ℓ limite la précision.
En clair : le LHC ne se contente plus de chasser de nouvelles particules. Il commence à tester, à des énergies extrêmes, ce que la mécanique quantique affirme depuis un siècle. C’est en tout cas ce qu’affirme la collaboration ATLAS, en attendant la confirmation définitive qui ferait basculer l’évidence en découverte.
Sources : Physical Review Letters / ATLAS CERN / ScienceAlert / phys.org / Le Journal du Siècle
LE JOURNAL DU SIECLE 
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