Dans le cadre de son engagement en faveur de la science ouverte, la collaboration CMS vient de publier, sous forme électronique, la combinaison des mesures du détecteur qui ont contribué à la découverte boson de Higgs en 2012. Cette publication coïncide avec celle du logiciel Combine – l'outil d'analyse statistique que CMS a mis au point pendant la première période d'exploitation du Grand collisionneur de hadrons (LHC) pour rechercher cette particule unique en son genre, et qui a depuis été adopté par l'ensemble de la collaboration.

Les mesures de physique obtenues à partir des données du LHC sont en général présentées sous la forme d'une valeur centrale assortie d'une incertitude. Ainsi, juste après avoir observé le boson de Higgs dans les données sur les collisions proton-proton du LHC, CMS a mesuré sa masse et déterminé qu’elle était de 125,3 plus ou moins 0,6 GeV (la masse du proton étant d'environ 1 GeV). Ce chiffre n'est toutefois qu'un bref résumé du résultat de la mesure, un peu comme le titre d'un livre.

Dans une mesure, toute les informations extraites des données sont codées sous la forme d'une fonction mathématique, appelée fonction de vraisemblance, qui intègre la valeur mesurée d'une quantité ainsi que sa dépendance à l'égard de facteurs externes. Dans le cas d’une mesure de CMS, ces facteurs sont l'étalonnage du détecteur CMS, l’exactitude de la simulation du détecteur CMS utilisée pour faciliter la mesure et d'autres effets systématiques.

La fonction de vraisemblance d'une mesure reposant sur les données du LHC peut être complexe, car de nombreux aspects doivent être mis en évidence pour comprendre complètement une masse de collisions difficiles à démêler. Ainsi, la fonction de vraisemblance de la combinaison des mesures de CMS en rapport avec la découverte du boson de Higgs, que CMS vient de publier sous forme électronique, comporte près de 700 paramètres pour une valeur fixe de la masse du boson de Higgs. Parmi ces paramètres, un seul – le nombre de bosons de Higgs trouvés dans les données – est intéressant pour la physique, les autres modélisant des incertitudes systématiques.

Chacun de ces paramètres correspond à une dimension d'un espace multidimensionnel abstrait, dans lequel la fonction de vraisemblance peut être tracée. Se représenter un espace comportant quelques dimensions est difficile ; s'il y en a beaucoup, c'est encore plus ardu. La publication de la fonction de vraisemblance des mesures relatives à la découverte du boson de Higgs par CMS -– la première rendue publique par la collaboration -– permet de contourner cette difficulté. La fonction de vraisemblance étant publiquement accessible, les physiciens extérieurs à la collaboration CMS peuvent désormais prendre en compte de manière précise dans leurs études les mesures de CMS liées à la découverte du boson de Higgs.

La publication de cette fonction de vraisemblance, ainsi que celle du logiciel Combine qui est utilisé pour modéliser la vraisemblance et ajuster les données, est une nouvelle étape dans l'engagement de CMS, depuis une décennie, en faveur d'une science totalement ouverte. Cela va dans le même sens que les centaines de publications en libre accès, la publication de près de cinq pétaoctets de données de CMS sur le portail de données ouvertes du CERN et la publication de l'ensemble de son cadre logiciel sur GitHub.

Pour en savoir plus, rendez-vous sur le site web de CMS.