Depuis mars, les physiciens du monde entier s’enthousiasment prudemment pour une série d’étranges flashs d’énergie détectés par le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN.
Rien n’est vérifié, mais les résultats suggèrent que nous sommes sur le point de trouver la première particule en dehors du modèle standard de la physique – le meilleur ensemble d’équations dont nous disposons actuellement pour expliquer le fonctionnement de l’Univers.
Nous attendons toujours les résultats de la dernière série de tests du LHC, mais cette nouvelle particule est généralement considérée comme une particule subatomique d’une masse six fois plus lourde que le légendaire boson de Higgs.
Mais un physicien de l’université du Kansas a présenté une hypothèse légèrement différente pour expliquer les étranges résultats du LHC – connus sous le nom d’excès de 750 GeV (gigaélectronvolts).
Au lieu d’une seule nouvelle particule, il pense que nous pourrions en fait en avoir détecté plusieurs.
L’excès de 750 GeV a été annoncé lors d’une conférence en Italie en mars. Ce résultat a été obtenu grâce aux physiciens qui ont fait s’entrechoquer des protons à l’aide du LHC, ce qu’ils ne cessent de faire afin de trouver des preuves de la présence de nouvelles particules subatomiques dans les débris de la collision.
Habituellement, les équations du modèle standard peuvent expliquer les niveaux d’énergie des particules subatomiques qui se détachent de ces collisions, même si nous ne les avons jamais observées directement auparavant.
Mais, l’année dernière, une série d’expériences menées aux détecteurs CMS et ATLAS ont détecté plus de photons de haute énergie (particules de lumière) que ne le prévoit notre compréhension actuelle de la physique.
Plus précisément, les deux expériences ont détecté un pic à un niveau d’énergie particulier : 750 Gev, soit 750 milliards d’électronvolts.
D’autres preuves sont nécessaires avant que les chercheurs puissent dire avec certitude ce que sont ces signaux étranges, mais l’une des principales explications est qu’il pourrait s’agir d’une toute nouvelle particule, similaire au boson de Higgs mais environ six fois plus lourde.
Cette hypothèse repose sur l’idée que la particule est ce que l’on appelle une particule de “résonance “, dont la masse déclenche le signal de 750 GeV.
“Chaque explication de l’excès de 750 GeV nécessite une nouvelle particule”, a déclaré le physicien Kyoungchul Kong de l’Université du Kansas. “La plupart des modèles en supposent une autour de 750 GeV”
Mais il a trouvé une explication légèrement différente.
Son hypothèse est que, au lieu d’une nouvelle particule dont la masse déclenche 750 GeV, les résultats pourraient plutôt suggérer l’existence d’une série d’autres particules plus lourdes, qui se désintègrent en photons capables de simuler le signal à 750 GeV.
“La durée de vie et la masse de la particule pourraient révéler autre chose qu’une simple particule supplémentaire, s’il s’avère que le signal est réel”, a déclaré Kong. “Pourtant, nous ne prétendons pas qu’il s’agit d’une découverte, et nous avons besoin de plus de données”
Après l’annonce de l’excès du LHC, la revue Physical Review Letters a été inondée de propositions pour expliquer l’anomalie, mais seules quatre ont été publiées – dont l’hypothèse de Kong.
Cela signifie que nous sommes encore loin de savoir exactement ce qui se passe ici – si tant est qu’il se passe quelque chose. Le signal pourrait encore s’avérer être un artefact.
Statistiquement parlant, les données d’ATLAS avaient environ 1 chance sur 93 d’être un coup de chance, ce qui, en soi, ne serait pas vraiment suffisant pour être présenté à la communauté scientifique – les chercheurs recherchent généralement la norme de 5 sigmas, ce qui signifie 1 chance sur 3,5 millions d’être un résultat accidentel.
Mais le fait que l’expérience CMS ait détecté le même pic rend les résultats beaucoup plus probables et dignes d’attention.
Pourtant, nous disposons de très peu d’informations pour expliquer ces résultats pour le moment. Heureusement, une mise à jour sur l’excès sera présentée la semaine prochaine à la Conférence internationale annuelle sur la physique des hautes énergies à Chicago (aux côtés de plusieurs conférences sur la physique “au-delà du modèle standard”).
D’ici là, Kong admet que son explication est aussi bonne que celle de n’importe qui d’autre, mais il l’a mise en avant simplement pour offrir une hypothèse différente à tester et repousser les limites de notre compréhension.
“Nous explorons des idées”, a déclaré Kong à propos des physiciens théoriques. “Probablement que la plupart des idées [des] sont fausses – mais nous en tirons des leçons, et nous proposons de meilleures idées.”
Pour l’instant, nous attendons donc. Mais si l’une ou l’autre des hypothèses présentées à propos de cet excès de LHC s’avère vraie, ce sera une affaire assez énorme.
Et même si ce n’est pas le cas, cela nous en apprendra beaucoup sur la physique et pourrait changer à jamais notre compréhension du fonctionnement du monde.
“Si ce phénomène s’avère réel, c’est un 10 sur l’échelle de Richter de la physique des particules”, a déclaré en mars auGuardianle physicien John Ellis, du King’s College de Londres, ancien responsable de la théorie au CERN, qui n’a pas participé à l’étude.
“L’excitomètre de l’un est totalement cassé.”
Nous attendons avec impatience la semaine prochaine.