Les récents résultats obtenus par le Grand collisionneur de hadrons (LHC) en Suisse laissent entrevoir une activité qui va au-delà du modèle standard de la physique des particules, ce qui signifie que nous pourrions enfin entrer dans une nouvelle ère de la physique.
À l’heure actuelle, le modèle standard est la meilleure explication que nous ayons du fonctionnement et de la cohésion de l’Univers. Les scientifiques ont donc passé des décennies à sonder les limites de la physique à la recherche de signes d’une activité que le modèle standard ne peut expliquer. Et ils viennent d’en trouver une.
La divergence porte sur une particule appelée le méson B. Selon le modèle standard, les mésons B devraient se désintégrer à des angles et des fréquences très spécifiques, mais ces prédictions ne correspondent pas à ce qui a été observé dans les expériences du LHC, ce qui suggère qu’il se passe autre chose. Or, ces prédictions ne correspondent pas à ce qui a été observé dans les expériences du LHC, ce qui suggère qu’il se passe autre chose. Et si nous parvenons à découvrir ce que c’est, nous serons plus près de percer certains des mystères de notre Univers.
“Jusqu’à présent, toutes les mesures correspondent aux prédictions du modèle standard”, les fermions étant organisés en trois familles. Comment s’est produite la prédominance de la matière sur l’antimatière dans l’Univers ? Qu’est-ce que la matière noire ? Ces questions restent sans réponse “, a déclaré le chercheur principal Mariusz Witek, de l’Institut de physique nucléaire de l’Académie polonaise des sciences. “Cependant, nous savons que le modèle standard ne peut pas expliquer toutes les caractéristiques de l’Univers. Il ne prédit pas les masses des particules et ne nous dit pas pourquoi..
Les données en question ont été recueillies en 2011 et 2012, et ont été repérées pour la première fois l’année dernière, lorsque les scientifiques ont remarqué que le taux de désintégration du méson B ne correspondait pas aux prédictions du modèle standard.
Mais maintenant, l’équipe de chercheurs polonais a montré que ce n’est pas seulement le taux de désintégration, mais aussi l’angle de désintégration qui est en désaccord avec le modèle standard.
“Pour parler en termes de cinéma, alors que nous ne disposions autrefois que de quelques scènes divulguées d’un blockbuster très attendu, le LHC [Large Hadron Collider] a finalement offert aux fans la première vraie bande-annonce”, a déclaré Witek.
Selon le modèle standard, les mésons B sont constitués d’un quark léger et d’un antiquark de beauté lourd. En raison de cet appariement quark-antiquark, ils se désintègrent rapidement et doivent projeter leurs produits à des angles spécifiques.
Si les physiciens avaient déjà remarqué quelque chose de bizarre dans le moment de cette désintégration, ils n’étaient pas en mesure de déceler l’écart dans l’angle de désintégration, car leur méthode de mesure n’était pas assez précise.
Mais grâce à une nouvelle technique mise au point par les physiciens polonais, ils ont pu montrer que non seulement les mésons B de 2011 se sont désintégrés à un angle qui n’était pas prévu par le modèle standard, mais que la même chose s’est produite en 2012.
Les chercheurs sont très clairs sur le fait qu’il ne s’agit pas encore d’une découverte. Nous avons besoin de plus de données avant de pouvoir dire avec certitude si ce qui a été découvert est bien réel. L’équipe a actuellement atteint un écart-type de 3,4 sigma, ce qui est plutôt bon, mais pour parler d’une nouvelle découverte, elle doit dépasser 5 sigma, ce qui signifie qu’il y a moins d’une chance sur 3,5 millions que la découverte soit un coup de chance.
Que signifie donc le fait que les mésons B se désintègrent à des angles différents de ceux prévus par le modèle standard ? Cela pourrait suggérer l’activité d’une toute nouvelle particule, et l’hypothèse la plus populaire pour le moment est qu’un nouveau boson intermédiaire Z-prime – non prévu par le modèle standard – influence la désintégration de ces mésons B.
La bonne nouvelle, c’est que le LHC a récemment commencé à fracasser des protons ensemble à des niveaux d’énergie plus élevés que jamais, et les physiciens auront bientôt un tout nouveau lot de données à analyser. Les physiciens disposeront bientôt d’un nouveau lot de données à analyser. Et ces données pourraient être la clé pour faire passer la physique au niveau supérieur.
“C’est comme dans un bon film : tout le monde se demande ce qui va se passer à la fin, et personne ne veut l’attendre”, dit Witek.
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Les résultats ont été publiés dans le Journal of High Energy Physics.